JP4626488B2 - 液晶装置、液晶装置の製造方法、及び電子機器 - Google Patents

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、耐光性およ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（ＳｉＯ_２）膜の成膜が知られている。
また、このような無機材料からなる配向膜とは別に、非水条件下で形成されたポリシラザン膜からなる配向膜も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−２６４９９８号公報

しかしながら、前記のポリシラザン膜からなる配向膜では、ポリシラザン自体が例えば塩素イオンを含有する場合、パネルに焼き付け現象を引き起こしやすいといった問題がある。また、このようなポリシラザン膜も基本的にはラビング処理を必要とすることから、このラビング処理によって液晶の配向ムラが生じ、色ムラを引き起こすおそれがある。

一方、斜方蒸着法などによって形成された無機配向膜についても、例えばこの無機配向膜が酸化珪素からなる場合など、その表面に分極した水酸基が多数存在してしまい、これら水酸基によって無機配向膜の防湿性が低くなるといった課題がある。すなわち、この水酸基はブレンステッド酸点としての活性があり、配向膜上に存在する不純物、特に水等の極性基を持つ化合物を吸着したり、これと反応したりし易い。その結果、特に水を吸着することにより、この水が液晶の劣化を引き起こしてしまうといった課題がある。また、水酸基が直接液晶分子と化学反応することにより、やはり液晶の劣化を引き起こすといった課題もある。
さらに、無機配向膜は一般にアモルファスであり、その表面がポーラスになっていることから、この無機配向膜とシール材との間の密着性が低くなっている。その結果、これらシール部における気密性が低くなり、シール部としての防湿性が低くなるといった課題もある。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、水分に起因する液晶の劣化を防止した液晶装置とその製造方法、さらにはこれを用いた電子機器を提供することにある。

本発明の液晶装置は、互いに対向する一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置であって、
前記一対の基板のそれぞれの内面に無機配向膜が設けられ、
前記無機配向膜が、異なる分子量の複数のシランカップリング材によってそれぞれ表面処理されていることを特徴としている。

この液晶装置によれば、配向膜として無機配向膜を用いているので、有機配向膜に比べ耐光性および耐熱性に優れ、したがって耐久性に優れたものとなる。
また、無機配向膜が、異なる分子量の複数のシランカップリング材によってそれぞれ表面処理されているので、大きな分子量のシランカップリング材によって主に無機配向膜の表面が撥水化され、小さな分子量のシランカップリング材によって主に無機配向膜表層部の間隙内が撥水化されるようになる。したがって、無機配向膜の表層部のほぼ全体が撥水化されることにより、防湿性の向上が十分に図られたものとなり、これによって水分（湿気）に起因する液晶の劣化が確実に防止され、品質の長期に亘る安定化、すなわち長寿命化が図られたものとなる。
また、シランカップリング材は撥水性だけでなく耐光性の向上にも効果があることから、無機配向膜の耐光性がより向上し、これによっても長寿命化が図られたものとなる。
さらに、シランカップリング材で表面処理されているので、ポーラスになっている無機配向膜表面のミクロ的なポア（孔）がシランカップリング材で埋め込まれて緻密になり、したがってこの無機配向膜とシール材との間の密着性が高まり、これら無機配向膜とシール材との界面におけるシール部での気密性が高まってその防湿性が高まる。

また、前記液晶装置においては、前記無機配向膜が珪素酸化物からなっていてもよい。
無機配向膜が珪素酸化物からなっている場合、その表面に分極した水酸基が多数存在してしまうが、この無機配向膜をシランカップリング材で表面処理することにより、前記の水酸基にシランカップリング材が反応することで、この水酸基による水の吸着等を無くすことができる。また、特に異なる分子量の複数のシランカップリング材で表面処理されているので、分子量の大きなシランカップリン材だけではその立体障害により全ての水酸基と反応するのが困難であるが、分子量の小さなシランカップリン材によっても表面処理することで、大きなシランカップリン材と反応した水酸基の間の、未反応の水酸基に関しても、小さなシランカップリン材と反応することで、この水酸基による水の吸着等を無くすことができる。

また、前記液晶装置においては、前記複数のシランカップリング材は有機官能基としてアルキル基を有し、分子量が大きい方のシランカップリング材のアルキル基は、分子量が小さい方のシランカップリング材のアルキル基より炭素数が多いものとなっているのが好ましい。
このようにすれば、分子量が大きい方のシランカップリング材はそのアルキル基によって良好な撥水性、耐光性を発揮するものとなる。一方、分子量が小さい方のシランカップリング材はそのアルキル基が短い（炭素数が少ない）ことにより、分子量が大きい方のシランカップリング材に対して立体障害を起こすことなく、無機配向膜表面に容易に反応し付着するようになる。

なお、この液晶装置においては、前記複数のシランカップリング材のうちの分子量の大きい方のシランカップリング材は、そのアルキル基の炭素数が１８以上であるのが好ましい。
このようにすれば、分子量が大きい方のシランカップリング材はその撥水性、耐光性をより一層良好に発揮するものとなる。

本発明の液晶装置の製造方法は、互いに対向する一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、
前記一対の基板のそれぞれの内面に無機配向膜を形成する工程と、
前記無機配向膜を、異なる分子量の複数のシランカップリング材を用いて表面処理する工程と、を備えたことを特徴としている。

この液晶装置の製造方法によれば、配向膜として無機配向膜を形成するので、有機配向膜に比べ耐光性および耐熱性に優れ、したがって耐久性に優れたものとなる。
また、無機配向膜を、異なる分子量の複数のシランカップリング材を用いて表面処理するので、大きな分子量のシランカップリング材によって主に無機配向膜の表面を撥水化し、小さな分子量のシランカップリング材によって主に無機配向膜表層部の間隙内を撥水化することができる。したがって、無機配向膜の表層部のほぼ全体を撥水化することにより、防湿性の向上を十分に図ることができ、これにより水分（湿気）に起因する液晶の劣化を確実に防止し、品質の長期に亘る安定化、すなわち長寿命化を図ることができる。

また、シランカップリング材は撥水性だけでなく耐光性の向上にも効果があることから、無機配向膜の耐光性をより向上し、これによっても長寿命化を図ることができる。
さらに、シランカップリング材で表面処理することにより、ポーラスになっている無機配向膜表面のミクロ的なポア（孔）をシランカップリング材で埋め込んでこの表面を緻密にすることができ、したがってこの無機配向膜とシール材との間の密着性を高め、これら無機配向膜とシール材との界面におけるシール部での気密性を高めてその防湿性を高めることができる。

また、前記液晶装置の製造方法においては、前記無機配向膜を、斜法蒸着法で形成するのが好ましい。
このようにすれば、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、また、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。

また、前記液晶装置の製造方法においては、前記複数のシランカップリング材として、その有機官能基がアルキル基であるものを用意するとともに、分子量が大きい方のシランカップリング材のアルキル基が、分子量が小さい方のシランカップリング材のアルキル基より炭素数が多くなるように該複数のシランカップリング材を用意し、
前記表面処理する工程において、分子量の大きいシランカップリング材で先に表面処理を行い、その後、分子量の小さいシランカップリング材で表面処理を行うのが好ましい。
このようにすれば、大きな分子量のシランカップリング材によって主に無機配向膜の表面を撥水化することができる。その際、分子量が大きいことで立体障害が起こり、このシランカップリング材によって例えば無機配向膜表層部の間隙内までは撥水化し難くなり、さらには、この大きなシランカップリン材と反応した水酸基の間の、未反応の水酸基に対しても反応し難くなる。しかし、その後小さな分子量のシランカップリン材によって表面処理するので、無機配向膜表層部の間隙内を撥水化し、さらには、未反応の水酸基に対しても反応して撥水化することが可能になる。したがって、無機配向膜の表層部のほぼ全体を良好に撥水化することが可能になる。

本発明の電子機器は、前記の液晶装置、あるいは前記の製造方法によって得られた液晶装置を備えることを特徴としている。
この電子機器によれば、水分（湿気）に起因する液晶の劣化が確実に防止され、長寿命化が図られた液晶装置を備えているので、この電子機器自体も長寿命化が図られた信頼性の高いものとなる。

以下、本発明を詳しく説明する。まず、本発明における液晶装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態となる液晶装置の概略構成を説明するための、ＴＦＴアレイ基板１０の平面図、図２は、液晶装置の等価回路図、図３は、液晶装置の平面構造の説明図、図４は、液晶装置６０の断面構造の説明図であり、図３のＡ−Ａ’線における矢視側断面図である。

図４に示すように本実施形態の液晶装置６０は、互いに対向する一対の基板１０、２０間に液晶５０を挟持してなるもので、一対の基板１０、２０の内面に無機配向膜１６、２２が設けられたものである。そして、特にこれら無機配向膜１６、２２が、異なる分子量の複数のシランカアップリング材により、表面処理されたものとなっている。

この液晶装置６０の概略構成を説明すると、図１に示すように一対の基板１０、２０のうちの一方であるＴＦＴアレイ基板（基板）１０の中央には、画像作製領域１０１が形成されている。この画像作製領域１０１の周縁部にはシール材１９が配設されており、これによって画像作製領域１０１には液晶５０（図４参照）が封止されている。この液晶５０は、ＴＦＴアレイ基板１０上に液晶が直接塗布されて形成されたもので、シール材１９には液晶の注入口が設けられていない、いわゆる封口レス構造となっている。このシール材１９の外側には、後述する走査線に走査信号を供給する走査線駆動素子１１０と、後述するデータ線に画像信号を供給するデータ線駆動素子１２０とが実装されている。その駆動素子１１０、１２０から、ＴＦＴアレイ基板１０の端部の接続端子７９にかけて、配線７６が引き廻されている。

一方、ＴＦＴアレイ基板１０に貼り合わされる対向基板２０（図４参照）には、共通電極２１（図４参照）が形成されている。この共通電極２１は、画像作製領域１０１のほぼ全域に形成されたもので、その四隅には基板間導通部７０が設けられている。この基板間導通部７０からは、接続端子７９にかけて配線７８が引き廻されている。
そして、外部から入力された各種信号が、接続端子７９を介して画像作製領域１０１に供給されることにより、液晶装置が駆動されるようになっている。

液晶装置の前記画像作製領域１０１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および容量線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、およ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、およ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および第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およ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、ソース領域およびドレイン領域に、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および走査線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およびデータ線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および第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およ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、ほぼ全面にわたって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、共に本発明の特徴的な構成要素となっている。すなわち、本発明においてこれら無機配向膜１６、２２は、前述したように異なる分子量の複数のシランカップリン材によって表面処理されている。

これら無機配向膜１６、２２は、ＳｉＯ_２やＳｉＯ等の珪素酸化物、またはＡｌ_２Ｏ_３、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、これら無機配向膜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ＳｉＯ_２を主とする珪素酸化物からなり、従来公知の斜法蒸着法で形成されたものとなっている。

図５（ａ）は、斜方蒸着法による成膜を行う成膜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。したがって、図５（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によって斜方蒸着を行うと、図５（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（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）の柱状構造体１６ａ（２２ａ）が形成される。そして、この柱状構造体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体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、柱状構造体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、このようにして形成された柱状構造体１６ａ（２２ａ）では、原子レベルで見ると、図７（ａ）に示すようにその表面に分極した水酸基が多数存在し、シラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）を形成している。
そこで、本発明では、このようなシラノール基における水酸基の活性を消失させ、この水酸基に起因する前述した不都合を回避するべく、シランカップリング材によって無機配向膜１６（２２）（柱状構造体１６ａ（２２ａ））を表面処理している。すなわち、このような斜方蒸着法で形成された無機配向膜１６、２２は、前述したように、異なる分子量の複数のシランカップリング材によって表面処理されている。使用するシランカップリング材の数（種類）については、３以上であってもよいが、処理により得られる効果を考えた場合、分子量の異なる２種類のシランカップリング材を用いれば十分である。

ここで、シランカップリング材は、一分子中に有機官能器と加水分解基とを有したもので、これによって無機物と有機樹脂とを結び付け、材料の物理的強度や耐水性、耐光性、接着性等の向上を可能にするものである。具体的には、珪素原子（Ｓｉ）に一つの有機官能基と、２〜３の無機質と反応する官能基を有したもので、以下の式によって表されるものである。
ＹＳｉＸ_３ …（式）
Ｘ：珪素原子に結合している加水分解基で、−ＯＲ、−Ｃｌ、−ＮＲ_２、など
Ｙ：有機マトリックスなどと反応する有機官能基で、アルキル基（−Ｒ）、など

使用するシランカップリング材としては、特に限定されないものの、有機官能基が良好な撥水性を有し、かつ良好な耐光性を有するものであればよく、具体的には、前記式中における有機官能基（Ｙ）がアルキル基であるものが好適に用いられる。また、加水分解基についても、特に限定されないものの、例えばメトキシ基（−ＯＣＨ_３）などの分子量の小さい基が、後述するように無機配向膜表面に反応し付加された際、立体障害を起こし難いなどの理由により好ましい。

また、使用する複数種（例えば２種）のシランカップリング材については、互いに親和性が高いものが好ましく、したがって同系統のもの、すなわち加水分解基については同じ基を有し、有機官能基についてのみ分子量が異なるものが好適とされる。なお、有機官能基（Ｙ）として前記したようにアルキル基を用いた場合、分子量の大小はその炭素数の数によって決まり、炭素数が多くしたがって基が長くなるほど、分子量が大きいものとなる。ここで、アルキル基の炭素数、すなわち（Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１）−におけるｎついては、１８以上にすると、表面処理後の無機配向膜に対して撥水性及び耐光性を良好に付与でき、これにより無機配向膜の撥水性及び耐光性を十分に向上させる効果があることが実験によって確認されている。

したがって、本発明においては、特に分子量の大きい方のシランカップリング材として、炭素数が１８以上のアルキル基を有機官能基として有したものが好適に用いられる。一方、このシランカップリング材に対して分子量の小さいものとして、例えば炭素数が８以下のアルキル基を有機官能基として有したものが用いられる。本実施形態では、このような理由から、特に分子量の大きい方のシランカップリング材としては、以下のＡの化学式に示すもの（アルキル基の炭素数が１８のもの）を、また、分子量の小さい方のシランカップリング材としては、以下のＢの化学式に示すもの（アルキル基の炭素数が２のもの）を用いるものとする。
Ａ；（Ｃ_１８Ｈ_３７）Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３
Ｂ；（Ｃ_２Ｈ_５）Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３

また、このような分子量の異なる２種類のシランカップリング材により、表面処理を行うに際しては、気相法と液相法の二通りの手法が可能である。
気相法では、例えば無機配向膜を形成した基板をＣＶＤ装置に入れ、２種類のシランカップリング材をそれぞれ蒸気として導入することにより、このシランカップリング材の蒸気によって無機配向膜を表面処理する。その際、２種類のシランカップリング材の沸点が近い場合には、これらを同時に装置内に入れ、同時に表面処理を行うこともできる。

ただし、本発明では、特に分子量の大きいシランカップリング材Ａで先に表面処理を行い、その後、分子量の小さいシランカップリング材Ｂで表面処理を行うのが好ましい。このように、まず、分子量の大きいシランカップリング材Ａで先に表面処理することで、主に無機配向膜１６（２２）の表面を撥水化することができる。しかしながら、その際には、図６（ｂ）に示すように、分子量が大きいことで立体障害が起こり、このシランカップリング材Ａによって例えば無機配向膜１６（２２）の表層部の間隙内までは十分に浸透せず、したがって表面処理し難くなる。また、図７（ｂ）に示すようにこの大きなシランカップリン材Ａの加水分解基（メトキシ基）と反応した水酸基の間の、未反応の水酸基に対しても反応し難くなる。しかし、その後、分子量の小さいシランカップリング材Ｂで表面処理することで、図６（ｃ）に示すように無機配向膜１６（２２）の表層部の間隙内まで良好に浸透して表面処理を行うことができ、さらには、未反応の水酸基に対しても、図７（ｃ）に示すようにシランカップリング材Ｂを反応させることができる。なお、図６（ｂ）、図６（ｃ）に示すＡ、Ｂは、シラノールと反応し一つのメトキシ基が脱離した後の、シランカップリング材を示している。

このようにすることで、無機配向膜１６（２２）の表層部のほぼ全体を良好に表面処理し、撥水化による防湿性の向上、さらには耐光性の向上を図ることができる。また、ポーラスになっている無機配向膜１６（２２）表面のミクロ的なポア（孔）をシランカップリング材Ａ、Ｂで埋め込み、この表面を緻密にすることができることから、この無機配向膜１６（２２）とシール材１９との間の密着性を高め、これら無機配向膜１６（２２）とシール材１９との界面におけるシール部での気密性を高めることもできる。

また、液相法で表面処理する場合にも、２種類のシランカップリング材を適宜な溶媒に溶解してこれらで同時に無機配向膜１６（２２）を表面処理し、または別々に表面処理することができる。表面処理の具体的な手法としては、スピンコート法などの塗布法による接触処理や、スプレー法などによる接触処理、さらには浸漬法なども採用可能である。特に、シランカップリング材の溶液に基板１０（２０）を浸漬してその無機配向膜１６（２２）の表層部を表面処理する場合、その状態で基板１０（２０）や溶液に超音波を与え、またはこの処理室内を減圧するのが好ましい。

このように超音波処理や減圧処理を併せて行うことにより、シランカップリング材溶液が無機配向膜１６（２２）の表層部の間隙内により良好に入り込み、この間隙内のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）と反応し易くなる。
また、この液相法においても、前記の気相法の場合と同じ理由により、分子量の大きいシランカップリング材Ａで先に表面処理を行い、その後、分子量の小さいシランカップリング材Ｂで表面処理を行うのが好ましい。

ただし、気相法、液相法のいずれの場合においても、分子量の大きいシランカップリング材Ａと分子量の小さいシランカップリング材Ｂとで同時に表面処理を行ってもよく、さらには分子量の小さいシランカップリング材Ｂで先に表面処理を行い、その後、分子量の大きいシランカップリング材Ａで表面処理を行うようにしてもよい。このようにしても、無機配向膜１６（２２）表面のシラノール基がある程度選択性を発揮することにより、２種類のシランカップリング材Ａ、Ｂがそれぞれシラノール基に反応し、無機配向膜１６（２２）に付加されるようになる。

このようにして表面処理がなされた無機配向膜１６（２２）は、前述したように撥水化により防湿性が向上し、さらには耐光性も向上したものとなっている。また、シール材１９との間の密着性が高まり、したがってこれら無機配向膜１６（２２）とシール材１９との界面におけるシール部での気密性を高めたものとなっている。
ここで、特に防湿性（耐湿性）に関しては、分子量の大きいシランカップリング材Ａによってその表層部が撥水化されているのに加え、分子量の小さいシランカップリング材Ｂによって無機配向膜１６（２２）表層部の間隙内まで撥水化されているので、膜全体として、以下のメカニズムにより防湿性（耐湿性）が向上したものとなっている。

すなわち、撥水化処理がなされる前の、図６（ａ）に示した状態での無機配向膜１６（２２）では、特にその親水性のシラノール基の存在により、図６（ａ）中二点鎖線で示す領域Ｗに水（湿気）が存在し易くなっている。よって、このように無機配向膜１６、２２に撥水化処理（表面処理）を行わないままで基板１０、２０等を組み立て、液晶装置を形成すると、外部から水や湿気が浸入した際、これが無機配向膜１６、２２の表層部に入り込み、液晶と直接接触することで液晶を劣化させ、その特性を低下させてしまうことになる。

また、大きな分子量のシランカップリングＡで撥水化処理（表面処理）を行い、主に無機配向膜１６（２２）の表層部を撥水化することにより、無機配向膜１６、２２の表層部において水（湿気）が存在し易い領域を、図６（ｂ）中二点鎖線で示すように、シランカップリングＡが反応していない領域にまで狭くすることができる。しかしながら、このようにしても、特に無機配向膜１６（２２）の間隙内まではシランカップリングＡが反応していないことから、依然として水（湿気）が存在し易い領域Ｗが比較的広く残っている。したがって、この状態で基板１０、２０等を組み立て、液晶装置を形成すると、外部から水や湿気が浸入した際、やはりこれが無機配向膜１６、２２の表層部に入り込み、液晶と直接接触することで液晶の特性を低下させてしまうおそれがある。

そこで、小さな分子量のシランカップリング材Ｂで再度撥水化処理（表面処理）を行い、主に無機配向膜１６（２２）表層部の間隙部内を撥水化することにより、無機配向膜１６、２２の表層部において水（湿気）が存在し易い領域Ｗを、図６（ｃ）中二点鎖線で示すように、シランカップリング材Ｂが配されていない領域にまでさらに狭くすることができる。
このように異なる分子量のシランカップリング材で複数回の撥水化処理（表面処理）を行った後、基板１０、２０等を組み立てて本発明の液晶装置とすることにより、この液晶装置６０は、外部から水や湿気が浸入しようとしても、これが撥水化された無機配向膜１６、２２の表層部に入り込み難いことから、結果として無機配向膜１６、２２の表層部に水や湿気がほとんど浸入しないものとなる。

図４に示したように本実施形態の液晶装置６０には、前述したような表面処理（撥水化処理）を行った無機配向膜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１９（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。また、ネマチック液晶分子は、正の屈折率異方性を有するものであり、その複屈折と液晶厚との積（リタデーション）Δｎｄは、例えば約０．４０μｍ（６０℃）となっている。なお、ＴＦＴアレイ基板１０の無機配向膜１６による配向規制方向と、対向基板２０の無機配向膜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１８、２８が配置されている。なお、各偏光板１８、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１８、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１８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１８の透過軸と一致するため、偏光板１８を透過する。したがって、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１８の透過軸と直交するため、偏光板１８を透過しない。したがって、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。

このような構成の液晶装置６０にあっては、無機配向膜１６、２２が、異なる分子量のシランカップリング材で表面処理されているので、前述したように撥水化により防湿性が向上したものとなり、したがって水分（湿気）に起因する液晶の劣化が確実に防止され、品質の長期に亘る安定化、すなわち長寿命化が図られたものとなる。また、耐光性も向上していることから、これによっても長寿命化が図られたものとなる。
さらに、無機配向膜１６、２２とシール材１９との界面におけるシール部での気密性が高められているので、このシール部での防湿性が高まり、したがってこの点でも長寿命化が図られたものとなる。
また、配向膜として無機配向膜１６、２２を用いているので、有機配向膜に比べ耐光性および耐熱性に優れ、したがって耐久性に優れたものとなる。

また、このような液晶装置６０の製造方法にあっても、無機配向膜１６、２２を、異なる分子量のシランカップリング材で表面処理するので、前述したように得られる液晶装置６０の長寿命化を図ることができる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の変更が可能である。

（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８を用いて説明する。図８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８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および出射レンズ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、前述したように耐光性および耐熱性に優れた無機配向膜を備えているので、光源から照射される強い光や熱により配向膜が劣化することはない。また、このプロジェクタは、水分（湿気）に起因する液晶の劣化が確実に防止され、長寿命化が図られた液晶装置を備えているので、この電子機器自体も長寿命化が図られた信頼性の高いものとなる。

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また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。

液晶装置のＴＦＴアレイ基板の平面図である。 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。 （ａ）は蒸着装置の模式図、（ｂ）は斜方蒸着の説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は無機配向膜への表面処理の説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は無機配向膜とシランカップリング材の反応説明図である。 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

１０…基板（ＴＦＴアレイ基板）、１６…無機配向膜、２０…基板（対向基板）、２２…無機配向膜、５０…液晶、６０…液晶装置、Ａ…大きな分子量のシランカップリング、Ｂ…小さな分子量のシランカップリング

Claims (3)

1. 互いに対向する一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置であって、
   前記一対の基板のそれぞれの内面に珪素酸化物からなる無機配向膜が設けられ、
   前記無機配向膜が、異なる分子量の複数のシランカップリング材によってそれぞれ表面処理されてなり、
   前記複数のシランカップリング材が、以下の式によって表されるものであり、
   ＹＳｉＸ _３ …（式）
   （ただし、前記式中のＹはアルキル基、Ｘはメトキシ基である）
   前記複数のシランカップリング材のうちの分子量の大きい方のシランカップリング材は、そのアルキル基の炭素数が１８以上であることを特徴とする液晶装置。
2. 互いに対向する一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、
   前記一対の基板のそれぞれの内面に斜法蒸着法で珪素酸化物からなる無機配向膜を形成する工程と、
   前記無機配向膜を、異なる分子量の複数のシランカップリング材を用いて表面処理する工程と、を備え、
   前記複数のシランカップリング材として、以下の式によって表されるものを用いるとともに、
   ＹＳｉＸ _３ …（式）
   （ただし、前記式中のＹはアルキル基、Ｘはメトキシ基である）
   前記複数のシランカップリング材のうちの分子量の大きい方のシランカップリング材として、そのアルキル基の炭素数が１８以上であるものを用い、かつ、分子量の小さい方のシランカップリング材として、そのアルキル基の炭素数が８以下であるものを用い、
   前記表面処理する工程においては、分子量の大きいシランカップリング材で先に表面処理を行い、その後、分子量の小さいシランカップリング材で表面処理を行うことを特徴とする液晶装置の製造方法。
3. 請求項１記載の液晶装置、あるいは請求項２に記載の製造方法によって得ら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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