KR100794841B1 - 시일 구조체, 시일 방법, 액정 장치, 그 제조 방법 및프로젝터 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 액정 장치는 한쌍의 기판(10, 20)과, 상기 한쌍의 기판(10, 20) 사이에 배치된 액정층(50)과, 상기 한쌍의 기판(10, 20) 사이에서의 상기 액정층(50)의 주위에 배치되어, 상기 액정층(50)을 밀봉하는 제 1 시일재(19)와, 상기 한쌍의 기판(10, 20) 사이에서의 상기 액정층(50)의 주위에 배치되어, 수경성(水硬性)을 갖는 제 2 시일재(80)를 구비한다.
Description
도 1은 제 1 실시 형태에 따른 액정 장치의 TFT 어레이 기판의 평면도,
도 2는 액정 장치의 등가 회로도,
도 3은 액정 장치의 평면 구조의 설명도,
도 4는 액정 장치의 단면 구조의 설명도,
도 5a는 이온 비임 스퍼터 장치의 모식도,
도 5b는 무기 배향막이 형성된 기판의 측면 단면도,
도 6a 내지 도 6c는 제 1 실시 형태에 따른 시일 구조체의 설명도,
도 7a 내지 도 7c는 유기 규소 화합물의 화학식,
도 8은 제 2 실시 형태에 따른 액정 장치의 TFT 어레이 기판의 평면도,
도 9a 내지 도 9c는 제 2 실시 형태에 따른 시일 방법의 설명도,
도 10은 프로젝터의 주요부를 나타내는 개략 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10, 20 : 기판
16, 22 : 무기 배향막
19 : 제 1 시일재
21 : 공통 전극
30 : TFT 소자
50 : 액정층
60 : 액정 장치
70 : 도통부
80 : 제 2 시일재
본 발명은 시일 구조체, 시일 방법, 액정 장치, 그 제조 방법 및 프로젝터에 관한 것이다.
액정 프로젝터 등의 투사형 표시 장치의 광 변조 수단으로서 이용되는 액정 장치는 한쌍의 기판 사이의 주연부에 시일재가 배치되고, 그 중앙부에 액정층이 밀봉되어 있다. 상기 한쌍의 기판의 내측에는 액정층에 전압을 인가하는 전극이 형성되어 있다. 상기 전극의 내측에는 비선택 전압 인가시에 있어서 액정 분자의 배향을 제어하는 배향막이 형성되어 있다. 비선택 전압 인가시와 선택 전압 인가시와의 사이에서의 액정 분자의 배향 변화에 따라서, 광원 광이 변조되어, 화상 광이 제작된다.
배향막으로서, 측쇄 알킬기를 부가한 폴리이미드 등으로 이루어지는 고분자막의 표면에 러빙 처리를 실시한 것을 이용할 수 있다. 러빙 처리란 부드러운 천으로 이루어지는 롤러로, 고분자막의 표면을 소정 방향으로 마찰시키는 것에 의해, 고분자를 소정방향으로 배향시키는 것이다. 상기 배향성 고분자와 액정 분자와의 분자 사이 상호작용에 의해, 배향성 고분자에 따라서 액정 분자가 배치된다. 즉, 비선택 전압 인가시의 액정 분자가 소정 방향으로 배향한다. 또한, 측쇄 알킬기에 의해, 액정 분자에 프리틸트가 부여된다.
유기 배향막을 구비한 액정 장치를 프로젝터의 광 변조 수단으로서 채용한 경우에는, 광원으로부터 조사되는 강한 광이나 열에 의해서 배향막이 점차로 분해될 가능성이 있다. 장기간의 사용후에는, 액정 분자가 원하는 프리틸트각으로 배열되지 않는 등, 액정 분자의 배향 제어 기능이 저하하여, 액정 프로젝터의 표시 품질이 저하할 가능성이 있다.
따라서, 내광성 및 내열성이 우수한 무기재료로 이루어지는 배향막의 채용이 검토되고 있다. 무기 배향막의 제조 방법으로서, 이온 비임 스퍼터법이나 사방(斜方) 증착법 등이 제안되고 있다(예컨대, 일본 특허 공개 제 소57-157214 호 공보 참조). 이것들의 방법에서는, 기판에 대하여 소정의 입사 각도로 무기재료의 입자를 연속 입사하고, 무기재료의 기둥형상 구조체로 이뤄지는 무기 배향막을 형성한다. 액정 장치로는 무기 배향막의 기둥형상 구조체에 따라 액정 분자가 배향한다. 즉, 무기 배향막에 의해 액정 분자에 대한 배향 규제 및 프리틸트가 부여된다.
한쌍의 기판 사이에 액정층을 밀봉하기 위해서는, 무기 배향막의 표면에 시일재를 배치해야 한다. 그렇지만, 기둥형상 구조체로 이루어지는 무기 배향막은 다공질이기 때문에, 시일재와 무기 배향막과의 계면에 비교적 큰 간극이 형성될 가능성이 있다. 이 간극을 통해서, 액정 장치의 외부로부터 액정층에 수분이나 불순물 등이 침입한 경우에는, 주로 액정 장치에 있어서의 액정 분자의 배향 제어 기능이 저해된다. 이것은, 액정 프로젝터의 신뢰성의 저하를 초래한다.
본 발명은 수분이나 불순물 등이 침입할 가능성을 저감하는 것이 가능한 시일 구조체, 시일 방법, 액정 장치 및 그 제조 방법의 제공을 목적으로 한다. 또한, 신뢰성이 우수한 프로젝터의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 시일 구조체는, 다공질층에 관한 시일 구조체에 있어서, 상기 다공질층의 표면에 배치되는 제 1 시일재와, 상기 다공질층의 상기 표면에 배치되어, 수경성을 갖는 제 2 시일재를 구비한다.
이 구성에 따르면, 제 2 시일재의 수분 흡수에 의해, 제 1 시일재와 다공질층과의 계면을 통한 수분의 침입, 및 다공질층의 내부를 통한 수분의 침입이 방지된다.
본 발명의 액정 장치는, 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판 사이에 배치된 액정층과, 상기 한쌍의 기판 사이에서의 상기 액정층의 주위에 배치되어, 상기 액정층을 밀봉하는 제 1 시일재와, 상기 한쌍의 기판 사이에서의 상기 액정층의 주위에 배치되어, 수경성을 갖는 제 2 시일재를 구비한다.
이 구성에 따르면, 제 2 시일의 수분 흡수에 의해, 액정 장치의 외부로부터 액정층에 수분이 침입하는 것이 방지된다.
상기 기판의 내면에는, 다공질의 배향막이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 제 1 시일재와 배향막과의 계면을 통한 액정층에의 수분의 침입, 및 배향막의 내부를 통한 액정층에의 수분의 침입이 방지된다.
상기 제 2 시일재는 상기 제 1 시일재의 외측에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 제 2 시일재가 외부에 노출하는 것에 의해, 제 2 시일재가 확실하게 경화한다.
상기 제 2 시일재는 금속알콕시드를 주성분으로 하는 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 제 2 시일재가 수분을 흡수하여 확실하게 경화한다.
본 발명의 액정 장치의 제조 방법은, 한쌍의 기판 사이에 액정층이 밀봉된 액정 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 액정층의 주위에 배치된 제 1 시일재를 개재하여 상기 한쌍의 기판을 접합하는 공정과, 상기 한쌍의 기판 사이에서의 상기 액정층의 주위에, 수경성을 갖는 제 2 시일재를 배치하는 공정을 포함한다.
이 구성에 따르면, 제 2 시일재의 배치에 의해서 액정층에의 수분의 침입이 방지된 액정 장치가 제공된다.
본 발명의 시일 방법은, 상기 다공질층의 표면에 시일재를 배치하는 공정과, 상기 다공질층에 있어서의 상기 시일재의 배치 영역에, 상기 시일재에 대한 친화성을 부여하는 공정을 포함한다.
이 구성에 따르면, 다공질층에 시일재가 용이하게 충전되고, 그에 따라 시일재와 다공질층과의 계면을 통한 수분의 침입, 및 다공질층의 내부를 통한 수분의 침입이 방지된다.
본 발명의 액정 장치의 제조 방법은, 제 1 기판과 제 2 기판과의 사이에 액정층이 밀봉된 액정 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 액정층의 주위에 배치된 제 1 시일재를 개재하여 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 접합하는 공정과, 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판에 있어서의 상기 시일재의 배치 영역에, 상기 시일재에 대한 친화성을 부여하는 공정을 포함한다.
이 구성에 따르면, 시일재에 대한 기판의 습윤성이 양호하며, 따라서 수분 등이 액정층에 침입할 가능성이 저감된다.
상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판에 있어서의 상기 시일재의 상기 배치 영역에만, 상기 시일재에 대한 친화성을 부여하는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 시일재의 배치 영역만이 활성화되어, 그 이외의 영역으로의 흡습성의 부여가 방지된다.
상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판에 형성된 다공질의 배향막에, 상기 시일재에 대한 친화성을 부여하는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 시일재에 대한 배향막의 습윤성이 양호하며, 따라서 시일재와 배향막과의 계면을 통한 액정층에의 수분의 침입, 및 배향막의 내부를 통한 액정층에의 수분의 침입이 방지된다.
상기 시일재에 대한 친화성을 부여하는 공정은, 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판에 광을 조사하는 공정, 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판을 플라즈마 처리하는 공정, 또는 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판에 표면 개질제를 배치하는 공정을 포함할 수 있다.
본 발명의 액정 장치는, 상술한 액정 장치의 제조 방법을 이용한다.
이 구성에 따르면, 수분 등이 액정층에 침입할 가능성이 적은 액정 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 프로젝터는, 상술한 액정 장치를 광 변조 수단으로서 구비한다. 이 구성에 따르면, 신뢰성이 우수한 프로젝터를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 관하여, 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 설명에 이용하는 각 도면에서는, 각 부재를 인식가능한 크기로 하기 위해서, 각 부재의 축척이 적절하게 변경되어 있다. 본 명세서에서는, 액정 장치의 각 구성 부재에 있어서의 액정층측을 내측이라고 부르고, 그 반대측을 외측이라고 부른다. 또한, "비선택 전압 인가시" 및 "선택 전압 인가시"라는 것은 각각 "액정층에의 인가 전압이 액정의 임계값 전압 근방일 때" 및 "액정층에의 인가 전압이 액정의 임계값 전압에 비교하여 충분히 높을 때"를 의미한다.
(제 1 실시 형태)
우선, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관해서 설명한다. 도 6a 내지 도 6c에 도시한 바와 같이, 제 1 실시 형태에 따른 액정 장치는 한쌍의 기판(10, 20) 사이의 주연부에 제 1 시일재(19)가 배치되고, 그 중앙부에 액정층(50)이 밀봉된 액정 장치(60)이다. 기판(10, 20) 사이에서의 제 1 시일재(19)의 외측에 수경성 재료로 이루어지는 제 2 시일재(80)가 배치되어 있다. 또한, 본 실시 형태의 액정 장치(60)는 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 "TFT"라고 함) 소자를 이용한 액티브 매트릭스 방식의 투과형 액정 장치이다.
(액정 장치)
도 1은 액정 장치의 TFT 어레이 기판의 평면도이다. TFT 어레이 기판(10)의 중앙부에는 화상 제작 영역(101)이 형성되어 있다. 상기 화상 제작 영역(101)의 주연부에 제 1 시일재(19)가 배치되어 있다. 화상 제작 영역(101)에 액정층(50)(도 4 참조)이 밀봉되어 있다. 액정층(50)은 기판 위에 액정을 직접 도포하여 형성된 것이며, 제 1 시일재(19)에는 액정의 주입구가 설치되어 있지 않다. 상기 제 1 시일재(19)의 외측에는 본 실시 형태의 특징적 부분인 제 2 시일재(80)가 배치되어 있다. 상기 제 2 시일재(80)의 외측에는 후술하는 주사선에 주사 신호를 공급하는 주사선 구동 소자(110)와, 후술하는 데이터선에 화상 신호를 공급하는 데이터선 구동소자(120)가 설치되어 있다. 상기 구동소자(110, 120)와, TFT 어레이 기판(10)의 단부의 접속 단자(79)가 배선(76)에 의해서 전기적으로 접속되어 있다.
TFT 어레이 기판(10)에 접합되는 대향 기판(20)(도 4 참조)에는 공통 전극(21)이 형성되어 있다. 공통 전극(21)은 화상 제작 영역(101)의 거의 전역에 형성 되어 있다. 공통 전극(21)의 네 코너에는 기판 사이 도통부(70)가 설치되어 있다. 상기 기판 사이에, 도통부(70)와 접속 단자(79)가 배선(78)에 의해서 전기적으로 접속되어 있다. 외부로부터 입력된 각종 신호가 접속 단자(79)를 개재하여 화상 제작 영역(101)에 공급됨으로써, 액정 장치가 구동된다.
(등가 회로)
도 2는 액정 장치의 등가 회로도이다. 투과형 액정 장치의 화상 제작 영역은 매트릭스 형상으로 배치되는 동시에 각각에 화소 전극(9)이 형성된 복수의 도트를 갖는다. 화소 전극(9)의 측방에는 화소 전극(9)에의 통전 제어를 하는 스위칭 소자인 TFT 소자(30)가 형성되어 있다. TFT 소자(30)의 소스에는 데이터선(6a)이 접속되어 있다. 각 데이터선(6a)에는 상술한 데이터선 구동 소자로부터 화상 신호(S1, S2, …, Sn)가 공급된다.
TFT 소자(30)의 게이트에는 주사선(3a)이 접속되어 있다. 주사선(3a)에는 상술한 주사선 구동 소자로부터 소정의 타이밍으로 펄스적으로 주사 신호(G1, G2, …, Gm)가 공급된다. TFT 소자(30)의 드레인에는 화소 전극(9)이 접속되어 있다. 주사선(3a)으로부터 공급된 주사 신호(G1, G2, …, Gm)에 의해 스위칭 소자인 TFT 소자(30)가 일정 기간만 온(ON)이 되면, 데이터선(6a)에서 공급된 화상 신호(S1, S2, …, Sn)가 화소 전극(9)을 개재하여 각 도트의 액정에 소정의 타이밍으로 기입된다.
액정에 기입된 소정 레벨의 화상 신호(S1, S2, …, Sn)는 화소 전극(9)과 후술하는 공통 전극과의 사이에 형성되는 액정 용량으로 일정 기간 유지된다. 유지 된 화상 신호(S1, S2, …, Sn)가 리크하는 것을 방지하기 위해서, 화소 전극(9)과 용량선(3b)과의 사이에 액정 용량과 병렬로 배치된 축적 용량(17)이 형성되어 있다. 액정에 전압 신호가 인가되면, 액정 분자의 배향 상태가 변화된다. 그 결과, 액정에 입사한 광원 광이 변조되어, 화상 광이 제작된다.
(평면 구조)
도 3은 액정 장치의 평면 구조의 설명도이다. 본 실시 형태의 액정 장치로는 TFT 어레이 기판 위에, 복수의 화소 전극(9)(파선(9a)에 의해 그 윤곽을 나타냄)이 매트릭스 형상으로 배열되어 있다. 화소 전극(9)은 직사각형 형상을 갖고 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, 이하 "ITO"라고 함) 등의 투명 도전성 재료로 이루어진다. 또한, TFT 어레이 기판 위에 화소 전극(9)의 종횡의 경계에 따라서, 데이터선(6a), 주사선(3a) 및 용량선(3b)이 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 각 화소 전극(9)이 형성된 직사각형 영역이 도트이며, 또한 매트릭스 형상으로 배치된 도트의 각각이 표시 영역이다.
TFT 소자(30)는 폴리실리콘막 등으로 이루어지는 반도체층(1a)을 중심으로 해서 형성되어 있다. 반도체층(1a)의 소스 영역(후술)에는 컨택트 홀(5)을 개재하여, 데이터선(6a)이 접속되어 있다. 반도체층(1a)의 드레인 영역(후술)에는 컨택트 홀(8)을 개재하여, 화소 전극(9)이 접속되어 있다. 반도체층(1a)에서의 주사선(3a)과의 대향 부분에는 채널 영역(1a')이 형성되어 있다.
(단면 구조)
도 4는 액정 장치의 단면 구조의 설명도이며, 도 3의 A-A' 선에 있어서의 측 면 단면도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 액정 장치(60)는 TFT 어레이 기판(10)과, TFT 어레이 기판(10)에 대향 배치된 대향 기판(20)과, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)과의 사이에 협지된 액정층(50)을 갖는다. TFT 어레이 기판(10)은 유리 또는 석영 등의 투광성 재료로 이루어지는 기판 본체(10A), 기판 본체(10A)의 내측에 각각 형성된 TFT 소자(30), 화소 전극(9), 및 배향막(16)을 갖는다. 대향 기판(20)은 유리 또는 석영 등의 투광성 재료로 이루어지는 기판 본체(20A)와, 기판 본체(20A)의 내측에 각각 형성된 공통 전극(21) 및 배향막(22)을 갖는다.
TFT 어레이 기판(10)의 표면에는 후술하는 제 1 차광막(11a) 및 제 1 층간 절연막(12)이 형성되어 있다. 제 1 층간 절연막(12)의 표면에 반도체층(1a)이 형성되고, 반도체층(1a)을 중심으로 해서 TFT 소자(30)가 형성되어 있다. 반도체층(1a)에서의 주사선(3a)과의 대향 부분에는 채널 영역(1a')이 형성되어 있다. 채널 영역(1a')의 일단측에 소스 영역이 형성되고, 타단측에 드레인 영역이 형성되어 있다. 이 TFT 소자(30)는 LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 채용하고 있다. 그 때문에, 소스 영역 및 드레인 영역에 각각 불순물 농도가 상대적으로 높은 고농도 영역과, 상대적으로 낮은 저농도 영역(LDD 영역)이 형성되어 있다. 즉, 소스 영역에는 저농도 소스 영역(1b)과 고농도 소스 영역(1d)이 형성되고, 드레인 영역에는 저농도 드레인 영역(1c)과 고농도 드레인 영역(1e)이 형성되어 있다.
반도체층(1a)의 표면에는 게이트 절연막(2)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(2)의 표면에 주사선(3a)이 형성되어 있다. 주사선(3a)에서의 채널 영역(1a)과 의 대향 부분에 게이트 전극이 형성되어 있다. 또한, 게이트 절연막(2) 및 주사선(3a)의 표면에는 제 2 층간 절연막(4)이 형성되어 있다. 제 2 층간 절연막(4)의 표면에 데이터선(6a)이 형성되어 있다. 제 2 층간 절연막(4)에 형성된 컨택트 홀(5)을 개재하여, 데이터선(6a)과 고농도 소스 영역(1d)이 접속되어 있다. 제 2 층간 절연막(4) 및 데이터선(6a)의 표면에는 제 3 층간 절연막(7)이 형성되어 있다. 제 3 층간 절연막(7)의 표면에 화소 전극(9)이 형성되어 있다. 제 2 층간 절연막(4) 및 제 3 층간 절연막(7)에 형성된 컨택트 홀(8)을 개재하여, 화소 전극(9)과 고농도 드레인 영역(1e)이 접속되어 있다. 화소 전극(9)을 덮도록 무기 배향막(16)이 형성되어 있다. 무기 배향막(16)에 의해서, 비선택 전압 인가시에 있어서의 액정 분자의 배향이 규제된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 반도체층(1a)이 연장하여 설치됨으로써 제 1 축적 용량 전극(1f)이 형성되어 있다. 또한, 게이트 절연막(2)이 연장하여 설치됨으로써 유전체막이 형성되어 있다. 유전체막의 표면에 용량선(3b)이 배치됨으로써 제 2 축적 용량 전극이 형성되어 있다. 이들에 의해, 상술한 축적 용량(17)이 구성되어 있다.
TFT 소자(30)의 형성 영역에 대응하는 기판 본체(10A)의 표면에 제 1 차광막(11a)이 형성되어 있다. 제 1 차광막(11a)은 액정 장치에 입사한 광이 반도체층(1a)의 채널 영역(1a'), 저농도 소스 영역(1b) 및 저농도 드레인 영역(1c)에 침입하는 것을 방지한다.
대향 기판(20)에 있어서의 기판 본체(20A)의 표면에는 제 2 차광막(23)이 형 성되어 있다. 제 2 차광막(23)은 액정 장치에 입사한 광이 반도체층(1a)의 채널 영역(1a'), 저농도 소스 영역(1b), 저농도 드레인 영역(1c) 등에 침입하는 것을 방지하는 것이며, 평면에서 볼 때 있어서 반도체층(1a)과 겹치는 영역에 설치되어 있다. 또한, 대향 기판(20)의 표면의 거의 전역에 ITO 등의 도전체로 이루어지는 공통 전극(21)이 형성되어 있다. 공통 전극(21)의 표면에는 무기 배향막(22)이 형성되어 있다. 무기 배향막(22)에 의해서 비선택 전압 인가시에 있어서의 액정 분자의 배향이 규제된다.
TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)과의 사이에는 네마틱 액정 등으로 이루어지는 액정층(50)이 개재되어 있다. 네마틱 액정 분자는 정(正)의 유전율 이방성을 갖고 비선택 전압 인가시에는 기판에 따라서 수평 배향하여, 선택 전압 인가시에는 전계 방향에 따라서 수직 배향한다. 또한, 네마틱 액정 분자는 정의 굴절율 이방성을 갖는 것이고, 그 복굴절과 액정층 두께와의 적(리터데이션) Δnd는 예컨대 약 0.40㎛(60℃)이다. TFT 어레이 기판(10)의 배향막(16)에 의한 배향 규제 방향과, 대향 기판(20)의 배향막(22)에 의한 배향 규제 방향이란 약 90° 뒤틀린 상태로 설정되어 있다. 이에 의해, 본 실시 형태의 액정 장치(60)는 트위스티드 네마틱 모드로 동작한다.
각 기판(10, 20)의 외측에는 폴리비닐알콜(PVA)에 옥소를 도핑한 재료 등으로 이루어지는 편광판(18, 28)이 배치되어 있다. 또한, 편광판(18, 28)은 사파이어 유리나 수정 등의 고열전도율 재료로 이루어지는 지지 기판 위에 장착되어, 액정 장치(60)로부터 이간 배치되는 것이 바람직하다. 편광판(18, 28)은 그 흡수축 방향의 직선 편광을 흡수하여, 투과축 방향의 직선 편광을 투과하는 기능을 구비한다. TFT 어레이 기판(10)의 편광판(18)은 그 투과축이 배향막(16)의 배향 규제 방향과 대략 일치하도록 배치된다. 대향 기판(20)의 편광판(28)은 그 투과축이 배향막(22)의 배향 규제 방향과 대략 일치하도록 배치되어 있다.
액정 장치(60)는 대향 기판(20)을 광원측에 향해서 배치된다. 광원 광에 있어서의 편광판(28)의 투과축과 일치하는 직선 편광만이 편광판(28)을 투과하여 액정 장치(60)에 입사한다. 비선택 전압 인가시의 액정 장치(60)에서는, 기판에 대하여 수평 배향한 액정 분자가 액정층(50)의 두께 방향에 약 90° 뒤틀린 나선형으로 적층 배치되어 있다. 액정 장치(60)에 입사한 직선 편광은 약 90° 선광되어 액정 장치(60)로부터 출사한다. 이 직선 편광은 편광판(18)의 투과축과 일치하기 때문에, 편광판(18)을 투과한다. 따라서, 비선택 전압 인가시의 액정 장치(60)로서는 백(白) 표시가 행하여진다(노멀 화이트 모드).
선택 전압 인가시의 액정 장치(60)에서는 액정 분자가 기판에 대하여 수직 배향하고 있다. 액정 장치(60)에 입사한 직선 편광은 선광되는 일이 없이 액정 장치(60)로부터 출사한다. 이 직선 편광은 편광판(18)의 투과축과 직교하기 때문에, 편광판(18)을 투과하지 않는다. 따라서, 선택 전압 인가시의 액정 장치(60)로서는 흑(黑) 표시가 행하여진다.
(무기 배향막)
상술한 바와 같이, 각 기판(10, 20)의 내측에는 무기 배향막(16, 22)이 형성되어 있다. TFT 어레이 기판(10)의 무기 배향막(16)에 관해서 이하에 설명한다. 대향 기판(20)의 무기 배향막(22)도 이것과 동일한 구성이다.
무기 배향막(16)은 SiO2, SiO 등의 실리콘 산화물, 또는 A12O3, ZnO, MgO, ITO 등의 금속 산화물 등에 의해, 두께 0.02∼0.3㎛(바람직하게는, 0.02∼0.08㎛) 정도로 형성되어 있다. 무기 배향막(16)의 제조에는 이온 비임 스퍼터법이나 마그네트론 스퍼터법 등의 스퍼터법, 증착법, 졸겔법, 자기조직화법 등을 이용하는 것이 가능하다. 이하에는, 이온 비임 스퍼터법에 의한 무기 배향막(16)의 제조 방법에 관해서 설명한다.
도 5a는 이온 비임 스퍼터 장치의 모식도이다. 이온 비임 스퍼터 장치(S100)는 진공 챔버(S3) 및 그 내부 압력을 제어하는 배기 펌프(S4)와, 진공 챔버(S3) 내에서 기판(10)을 고정하는 기판 폴더(S5)와, 기판(10)에 향해서 스퍼터 입자를 방출하는 타겟(S2)과, 타겟(S2)에 향해서 이온 비임을 조사하는 이온원(S1)을 구비하고 있다. 이온원(S1)에는 가스 공급원(S13)이 접속되어 있다. 이온원(S1)의 내부에는 필라멘트(S11) 및 인출 전극(S12)이 설치되어 있다.
이온 비임 스퍼터 장치(10)를 이용하는 무기 배향막의 형성은 이하의 순서로 한다. 우선, 진공 챔버(S3) 내의 기판 폴더(S5)에 기판(10)을 고정하여, 배기 펌프(S4)에 의해 진공 챔버(S3)의 내부를 감압한다. 다음에, 가스 공급원(S13)으로부터 이온원(S1) 내에 아르곤 가스 등의 희가스를 공급하여, 필라멘트(S11)에 전압을 인가하여 열전자를 발생시킨다. 이렇게 하면, 발생된 열전자가 도입된 희가스와 충돌하여 이온원(S1)에 플라즈마가 발생한다. 다음에, 인출 전극(S12)에 이온 이 가속 전압을 인가하여, 플라즈마에 의해 발생한 이온을 가속한다. 이에 의해, 이온원(S1)으로부터 이온 비임이 조사된다. 이온 비임이 조사된 타겟(S2)은 무기 배향막의 형성 재료로 이루어지는 스퍼터 입자를 기판(10)에 향해서 방출한다. 이 스퍼터 입자가 기판(10)에 퇴적하여, 기판(10)상에 무기 배향막이 형성된다.
진공 챔버(S3) 내의 압력은 5×10-1㎩ 이하로 하는 것이 바람직하며, 5×10-2㎩ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 이 압력이 너무 높으면, 조사된 스퍼터 입자의 직진성이 저하한다. 기판(10)의 온도는 150℃ 이하로 하는 것이 바람직하며, 100℃ 이하로 하는 것이 보다 바람직하며, 50∼80℃로 하는 것이 보다 바람직하다. 기판(10)을 비교적 저온에 유지하는 것에 의해, 기판(10)에 부착된 스퍼터 입자가 최초에 부착된 위치로부터 이동하는 현상(마이그레이션)을 억제할 수 있다. 인출 전극(S12)에 인가하는 이온 가속 전압은 400∼3000V로 하는 것이 바람직하며, 800∼2000V로 하는 것이 보다 바람직하다. 이온 가속 전압이 지나치게 낮으면 스퍼터 레이트가 저하하고, 이온 가속 전압이 너무 높으면 균일한 막이 형성되기 어렵다.
도 5b는 무기 배향막이 형성된 기판의 측면 단면도이다. 기판(10)에 대하여 대략 일정한 입사 각도로 스퍼터 입자가 연속 입사하면, 스퍼터 입자가 기운 기둥형상으로 퇴적하여, 무기 재료의 기둥형상 구조체(16a)가 형성된다. 이 기둥형상 구조체(16a)가 기판(10)의 표면에 무수히 형성되어, 무기 배향막(16)이 구성된다. 또한, 도 5a에 도시되는 타겟(S2)과 기판(10)과의 각도를 조정하여, 기판(10)에 대하여 스퍼터 입자를 소정의 입사 각도로 입사되는 것에 의해, 도 5b에 도시되는 기 둥형상 구조체(16a)에 소정의 경사 각도를 부여할 수 있다. 액정 장치로는 기둥형상 구조체(16a)에 따라서 액정 분자가 배향한다. 즉, 무기 배향막(16)에 의해, 비선택 전압 인가시의 액정 분자가 소정 방향으로 배향 규제되고, 또한 액정 분자에 프리틸트가 부여된다.
또한, 미리 무기 배향막의 하지막 표면에 복수의 경사면을 형성해 놓고, 그 표면에 상기 스퍼터법으로 무기 배향막을 형성하는 것에 의해, 상기 복수의 경사면의 형상이 무기 배향막의 표면에 전달된 구성으로 하여도 좋다. 또한, 상기 스퍼터법으로 무기 배향막을 형성한 후에, 소정 각도로 이온 비임을 입사되는 이온 밀링을 행하여, 무기 배향막의 표면에 소정의 방향성을 갖는 오목부를 형성해도 된다. 또한, 미리 무기 배향막의 하지막 표면에 이온 밀링을 행하고 있고, 다음에 상기 스퍼터법으로 무기 배향막을 형성하고, 또한 그 표면에 두 번째 이온 밀링을 행하여, 무기 배향막의 표면에 오목부를 형성해도 된다. 어느쪽의 경우에도, 액정 분자에 대하여 원하는 프리틸트각을 확실하게 부여하는 것이 가능한 무기 배향막을 제공할 수 있다.
(시일 구조체)
도 6a 내지 도 6c는 본 실시 형태에 따른 시일 구조체의 설명도이며, 도 1의 B-B 선에 있어서의 측면 단면도이다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, TFT 어레이 기판(10)의 주연부에 제 1 시일재(19)가 배치되고, 그 중앙부에 액정층이 밀봉되어 있다.
도6c에 도시한 바와 같이, 각 기판(10, 20)의 내측에는 상술한 무기 배향막 (16, 22)이 형성되어 있다. 상기 무기 배향막(16, 22)의 사이에서의 액정층(50)의 주위에는 제 1 시일재(19)가 배치되어 있다. 제 1 시일재(19)는 에폭시 등의 열경화성 수지에 경화제를 혼합한 재료, 또는 아크릴수지 등의 자외선 경화성 수지를 혼합한 재료로 구성되어 있다. 또한, 제 1 시일재(19)에는 소정의 액정층 두께(셀 갭)를 실현하기 위해서, 직사각형의 갭재(19a)가 분산되어 있다.
또한, 무기 배향막(16, 22)의 사이에서의 액정층(50)의 주위이고, 제 1 시일재(19)의 외측에는, 제 2 시일재(80)가 배치되어 있다. 상기 제 2 시일재(80)는 수분을 흡수하여 경화하는 수경성 재료로 구성되어 있다. 상기 수경성 재료로서, 규소를 포함하는 금속알콕시드를 주성분으로 하는 것을 채용하는 것이 바람직하다. 즉, 도 7a의 화학식으로 표시되는 폴리디알콕시 실로산, 도 7b의 폴리디메톡시 실로산, 또는 도 7c의 테트라알콕시 실란 등의 유기 규소 화합물을 주요제로서 채용한다. 또한, 수경성 재료에는 주요제의 이외에 가교제 및 경화 촉매가 배합되어, 필요에 따라서 안료나 골재(骨材) 등도 배합된다. 구체적인 수경성 재료로서, 가부시키가이샤 닛코제의 테리오스코트 NP-360QD를 채용할 수 있다. 이것은 함유규소 성분이 90중량% 이상의 실리카 용액이며, 상온으로 경질의 비정질의 유리막을 형성하는 코팅재이다.
일 예로서, 테트라 알콕시 실란(Si(OR)4)을 주요제로서 채용하여, 할로겐(X)을 경화 촉매로서 채용한 경우의 경화 기구에 관해서 설명한다.
Si(OR)4+BX4 -+2H2O+SiX4 -+4ROH+B3+ (1)
SiX4 -+2H2O→Si(OH)4+4X- (2)
Si(OH)4→SiO2+2H2O (3)
(1) 식에 도시한 바와 같이 BX4 - 이온이 지극히 용이하게 Si로 치환하여 SiX4- 이온이 되고, (2) 식에 나타낸 가수 분해 반응 및 3 식에 나타낸 탈수 축합 반응이 촉진된다. 그 결과, 상온으로 경화하여 유리(SiO2)가 생성된다. 여기서, (1) 식 및 (2) 식에서 소비되는 물(H2O)은 (3) 식에서 생성되는 물보다도 많아지고 있다. 따라서, 이 재료는 수분을 흡수하여 경화하게 된다.
다음에, 본 실시 형태에 따른 액정 장치의 제조 방법에 관하여 도 6a 내지 도 6c를 이용하여 설명한다. 우선 도 6a에 도시한 바와 같이, 기판(10)에 형성 된 무기 배향막(16)의 표면에 제 1 시일재(19)를 도포한다.
다음에 도 6b에 도시한 바와 같이, 제 1 시일재(19)의 내측에 액정을 도포하여 액정층(50)을 형성한다. 이 액정의 도포는 잉크젯법 등을 이용하여 행하는 것이 가능하다. 다음에 TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)을 접합하여, 제 1 시일재(19)를 경화시킨다. 제 1 시일재(19)는 열경화성 수지 및/또는 자외선경화성 수지로 구성되어 있기 때문에, 가열 처리 및/또는 자외선 조사 처리를 행하여 제 1 시일재(19)를 경화시킨다. 이에 따라, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)과의 상대 위치가 고정되는 동시에 제 1 시일재(19)에 분산시킨 갭재(19a)에 의해 소정의 액정층 두께가 실현된다. 또한, 제 1 시일재에 액정 주입구를 설치하고, 기판(10, 20)을 접합한 후에 액정을 주입해도 된다.
다음에, 도 6c에 도시한 바와 같이, 제 1 시일재(19)의 외측에 제 2 시일재(80)를 배치한다. 구체적으로는, 제 1 시일재(19)를 개재하여 접합된 한쌍의 기판(10, 20)의 측면으로부터 기판(10, 20)의 간극에 대하여, 디스펜서 등을 이용하여 수경성 재료를 도포한다. 기판(10, 20)의 간격은 수㎛ 정도이므로, 도포된 수경성 재료는 모세관 현상에 의해 기판(10, 20)의 간극으로 충전된다. 이 수경성 재료가 수분을 흡수하여 상온으로 경화하는 것에 의해, 기판(10, 20)의 사이의 주연부에 제 2 시일재(80)가 배치된다. 또한, 제 2 시일재(80)를 저점도의 상태로 도포하여, 무기 배향막(16)의 기둥형상 구조체(16a)의 간극에 제 2 시일재(80)를 충전시키는 것이 바람직하다. 또한, TFT 어레이 기판(10)의 표면에 제 1 시일재(19)와 함께 제 2 시일재(80)를 도포하고 나서 대향 기판(20)을 접합하더라도 좋다. 또한 도포된 수경성 재료에 건조 처리를 실시하여 경화시켜도 좋다.
이상에 의해, 본 실시 형태에 따른 액정 장치가 완성된다.
그런데, 도 5b에 도시한 바와 같이 기둥형상 구조체(16a)로 구성된 무기 배향막(16)은 다공질이기 때문에, 제 1 시일재(19)와 기판(10)과의 사이에 간극이 형성될 가능성이 있다. 특히 제 1 시일재(19)와 무기 배향막(16)과의 계면에 비교적 큰 간극이 형성될 가능성이 있다. 이러한 간극을 통해 액정 장치의 외부로부터 수분이나 불순물 등이 액정층에 침입하면, 액정 장치의 각종 기능이 저해된다. 특히, 분극 구조를 가지는 액정중에 분극성 분자인 물이 침입하면 액정의 배향 불량이 발생한다.
이것에 대하여, 본 실시 형태의 시일 구조체는, 한쌍의 기판(10, 20) 사이에서의 액정층(50)의 주위에 수경성을 갖는 제 2 시일재(80)가 배치되어 있는 구성을 갖는다. 이 구성에 따르면, 액정 장치(60)의 외부로부터 액정층(50)에 침입하는 수분이 제 2 시일재(80)에 의해서 흡수되며, 따라서 액정층(50)의 내부에 수분이 침입할 가능성이 저감된다. 그 결과, 액정 장치(60)의 각종 기능이 장기간에 걸쳐 안정적으로 유지된다. 특히, 분극 구조를 가지는 액정중에 분극성 분자인 물이 침입하여 액정의 배향 불량이 발생하는 것이 방지된다. 이 액정 장치(60)를 광 변조 수단에 채용하는 것에 의해, 액정 프로젝터의 신뢰성이 향상한다.
또한, 본 실시 형태의 시일 구조체는, 제 1 시일재(19)의 외측에 제 2 시일재(80)가 배치되어 있는 구성을 갖는다. 이 구성에 따르면, 제 2 시일재(80)가 외부에 노출하기 때문에, 제 2 시일재(80)가 확실하게 경화한다. 또한, 액정층(50)에는 종래와 같이 제 1 시일재(19)가 접촉하기 때문에, 제 2 시일재(80)의 영향에 의한 액정층(50)의 열화 및 그 열화에 따르는 액정 장치(60)의 신뢰성의 저하가 방지된다. 또한, 이것들의 관점에 비추어 문제가 없으면, 제 1 시일재(19)의 내측에 제 2 시일재(80)를 배치해도 된다.
상술한 본 실시 형태의 시일 구조체는, 제 1 시일재(19)에 기대되는 여러 가지 시일 기능중 수분의 차단 기능을 제 2 시일재(80)에 의해서 보완하는 것이다. 수분의 차단 기능을 증강하기 위해서, 제 3 시일재를 부가해도 된다. 또한, 제 1 시일재(19)에 기대되는 다른 기능을 보완하기 위해서, 제 3 시일재를 부가해도 된다. 이들 각 시일재는 여러 가지 조건이 허용되는 한 어떠한 순서로 배치해도 좋 다.
한편, 제 1 시일재(19)가 구비하는 시일 기능이나 신뢰성 등을 제 2 시일재(80)라도 만족할 수가 있는 경우에는, 제 1 시일재(19) 대신에 제 2 시일재(80)만을 배치하는 것도 가능하다.
(제 2 실시 형태)
다음에, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관해서 설명한다. 도 9a 내지 도 9c에 도시한 바와 같이, 제 2 실시 형태에 따른 액정 장치의 제조 방법은 TFT 어레이 기판(10)(제 1 기판)과 대향 기판(20)(제 2 기판)과의 사이에 액정층(50)이 밀봉된 액정 장치(60)의 제조 방법이고, 제 1 시일재(19)를 개재하여 기판(10)과 기판(20)을 접합하는 공정과, 기판(10, 20)에 형성된 무기 배향막(16, 22)의 표면에서의 시일재(19)의 배치 영역에 시일재(19)에 대한 친화성을 부여하는 공정을 포함한다. 또한, 제 1 실시 형태와 마찬가지의 구성이 되는 부분에 관해서는, 그 상세한 설명을 생략 또는 간략화한다.
(액정 장치)
도 8은 액정 장치의 TFT 어레이 기판의 평면도이다. TFT 어레이 기판(10)의 중앙부에는 화상 제작 영역(101)이 형성되어 있다. 상기 화상 제작 영역(101)의 주연부에 시일재(19)가 배치되어 있다. 화상 제작 영역(101)에 액정층(50)(도 9c 참조)이 밀봉되어 있다. 액정층(50)은 기판 위에 액정을 직접 도포하여 형성된 것 이며, 시일재(19)에는 액정층의 주입구가 설치되어 있지 않다. 상기 시일재(19)의 외측에는 후술하는 주사선에 주사 신호를 공급하는 주사선 구동 소자(110)와, 후술 하는 데이터선에 화상 신호를 공급하는 데이터선 구동 소자(120)가 설치되어 있다. 상기 구동 소자(110, 120)와, TFT 어레이 기판(10)의 단부의 접속 단자(79)가 배선(76)에 의해서 전기적으로 접속되어 있다.
TFT 어레이 기판(10)에 접합되는 대향 기판(20)(도 9c 참조)에는 공통 전극(21)이 형성되어 있다. 공통 전극(21)은 화상 제작 영역(101)의 거의 전역에 형성되어 있다. 공통 전극(21)의 네 코너에는 기판 사이 도통부(70)가 설치되어 있다. 기판 사이 도통부(70)와 접속 단자(79)가 배선(78)에 의해서 전기적으로 접속되어 있다. 외부로부터 입력된 각종 신호가 접속 단자(79)를 개재하여 화상 제작 영역(101)에 공급됨으로써, 액정 장치가 구동된다.
(액정 장치의 제조 방법)
도 9a 내지 도 9c는 본 실시 형태에 따른 액정 장치의 제조 방법의 설명도 이며, 도 8의 B-B 선에 있어서의 측면 단면도이다. 또한, 도 8에 도시한 바와 같이, TFT 어레이 기판(10)의 주연부에 시일재(19)가 배치되고, 그 중앙부에 액정층이 밀봉되어 있다.
본 실시 형태에서는, 도 9a에 도시한 바와 같이 기판(10)에 있어서의 시일재(19)(도 9b 참조)의 배치 영역에 표면 처리를 실시하고, 도 9b에 도시한 바와 같이 시일재(19)를 배치하여, 도 9c에 도시한 바와 같이 대향 기판(20)을 접합하여, 액정 장치(60)를 형성한다.
우선 도 9a에 도시한 바와 같이, 기판(10)에 대하여 표면 처리를 실시한다. 상술한 바와 같이, 기판(10)의 표면에는 무기 배향막(16)이 형성되어 있기 때문에, 그 무기 배향막(16)에 대하여 표면 처리를 실시한다. 여기서, 시일재(19)(도 9b 참조)의 배치 영역에만 표면 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 특히, 액정층(50)(도 9c 참조)의 형성 영역에 표면 처리가 도달하지 않는 것이 바람직하다. 그 때문에, 시일재(19)의 배치 영역 이외의 영역에 마스크(90)를 배치하여 표면 처리를 실시한다. 상기 마스크(90)로서 포토레지스트나, 하드마스크 등을 이용하는 것이 가능하다. 시일재(19)의 배치 영역에만 표면 처리를 실시함으로써, 시일재(19)의 배치 영역 이외의 영역이 활성화되어 흡습성이 부여되는 것이 방지된다. 특히, 액정층(50)의 형성 영역에 흡습성이 부여되는 것이 방지됨으로써, 액정층(50)에 수분이나 불순물 등이 침입할 가능성이 저감된다.
상술한 표면 처리는 광을 조사하여 행하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 자외선 램프 등을 이용하여 자외선을 조사하는 것이 바람직하다. 자외선이 기판(10)의 표면에 부착된 유기물 등을 분해 및 제거하는 것에 의해, 기판(10)에 형성된 무기 배향막(16)의 표면이 활성화된다. 그 결과, 무기 배향막(16)의 시일재(19)에 대한 친화성이 향상한다. 또한, 자외선 대신에, 또는 자외선과 동시에, 전자선이나 레이저 등을 조사해도 된다.
또한, 표면 처리로서 플라즈마 처리를 행하여도 좋다. 이 처리 조건은, 예컨대 산소 가스를 이용한 경우, 플라즈마 파워가 50∼1000W, 산소 가스의 유량이 50∼100㎖/분, 플라즈마 방전 전극에 대한 기판의 반송 속도가 0.5∼10㎜/sec, 기판의 온도가 70∼90℃이다. 산소 가스를 플라즈마화하는 것에 의해 산소 이온이나 산소 라디칼 등의 여기 활성종이 형성된다. 상기 여기 활성종이 기판(10)의 표면 에 부착된 유기물 등을 분해 및 제거하는 것에 의해 무기 배향막(16)의 표면이 활성화된다. 그 결과, 무기 배향막(16)의 시일재(19)에 대한 친화성이 향상한다. 또한, 산소 가스 대신에, Ar 가스, N2 가스 등의 불활성인 가스를 이용하여도 좋다. 또한, 플라즈마 처리는 진공중에 있더라도 대기압중에 있더라도 좋다. 또한, 산소 플라즈마에 의해서 생성되는 오존 가스 등을 이용하여도 좋다.
또한, 표면 처리로서 HMDS(헥사메틸디실라잔; (CH3)3SiNHSi(CH3)3) 처리를 채용해도 된다. 구체적으로는, 용기내에 충만시킨 HMDS의 증기에 기판(10)을 노출시키는 것에 의해, 무기 배향막(16)의 표면에 HMDS를 도포한다. 그 결과, 무기 배향막(16)의 시일재에 대한 친화성이 향상한다.
또한, 표면 처리로서 기판(10)에 표면 개질제를 도포 또는 기상 성막해도 된다. 표면 개질제로서 무기 배향막(16)의 표면의 실라놀기(Si-O-H)와 결합하여 단분자막을 형성하는 것을 채용한다. 구체적으로는, 크로로 실란이나 아미노 실란, 알콕시 실란, 시라잔 등의 실란 커플링제를 채용하면 좋다. 또한, 데실 알콜이나 오크타 데실 알콜(탄소쇄가 긴 것), 이소프로필렌 알콜(IPA) 등의 알콜류를 채용해도 된다. 또한, 소수성기를 갖는 계면활성제류를 채용해도 된다. 어느 쪽의 경우에도, 무기 배향막(16)의 표면의 수산기를 소수기로 치환하여, 무기 배향막(16)의 표면을 개질할 수 있으므로, 수지 재료 등으로 이루어지는 시일재(19)와의 친화성을 향상시킬 수 있다.
무기 배향막(16)의 표면 처리가 종료하면 마스크(90)를 제거한다.
다음에 도 9b에 도시한 바와 같이, 표면 처리가 실시된 무기 배향막(16)의 표면에 시일재(19)를 도포한다. 시일재(19)로서 에폭시 등의 열경화성 수지에 경화제를 혼합한 것이나, 또한 아크릴 수지 등의 자외선 경화성 수지를 혼합한 것을 채용할 수 있다. 또한, 대향 기판과의 도통을 확보하기 위한 도전성 입자를 시일재(19)에 분산시키더라도 좋다. 이 시일재(19)는 디스펜서 등을 이용하여 기판(10)의 주연부에 도포한다.
그런데, 도 5b에 나타낸 무기 배향막(16)은 무기 재료로 이루어지는 기둥형상 구조체(16a)로 구성되어 있기 때문에, 수지 재료 등으로 이루어지는 시일재(19)와의 친화성이 부족하다. 그 때문에, 무기 배향막(16)과 시일재(19)와의 계면에 비교적 큰 간극이 형성될 가능성이 있다. 또한, 무기 배향막(16)의 기둥형상 구조체(16a)의 간극에 시일재(19)를 충전하는 것은 곤란하다. 액정 장치의 외부로부터 이것들의 간극을 통해서 수분이나 불순물 등이 액정층에 침입할 가능성이 있다.
이것에 대하여, 도 9b에 나타낸 본 실시 형태에서는, 무기 배향막(16)의 시일재(19)에 대한 친화성이 높다. 그 때문에, 도포된 시일재(19)는 무기 배향막(16)의 표면에 젖어 확대되고, 또한 무기 배향막(16)의 기둥형상 구조체(16a)의 간극으로 충전된다. 따라서, 무기 배향막(16)과 시일재(19)와의 계면이나, 무기 배향막(16)의 기둥형상 구조체(16a)의 간극 등으로부터 액정층의 내부에 수분이나 불순물 등이 침입할 가능성이 낮다.
또한, 가열 등에 의해 시일재(19)의 점도를 저하시킨 상태로 시일재(19)를 도포하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 무기 배향막(16)의 기둥형상 구조체(16a) 의 간극에 대하여 확실하게 시일재를 충전시킬 수 있다.
그 후, 도 9c에 도시한 바와 같이, 시일재(19)의 내측에 액정을 도포한다. 액정의 도포는 잉크젯법 등을 이용하여 행하는 것이 가능하다. 다음에, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)을 위치 정렬하여, 기판을 접합하고, 시일재(19)를 경화시킨다. 또한, 대향 기판(20)에 있어서의 시일재(19)의 배치 영역에도 미리 상기 표면 처리를 실시하는 것이 바람직하다.
이상에 의해, 본 실시 형태에 따른 액정 장치가 완성된다.
이상으로 상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 액정 장치의 제조 방법에 따르면, 액정층(50)의 내부에 수분이나 불순물 등이 침입할 가능성이 저감된다. 그 결과, 액정 장치(60)의 각종 기능이 장기에 걸쳐 안정적으로 유지된다. 특히, 분극구조를 가지는 액정중에 분극성 분자인 물이 침입하여 액정의 배향 불량이 발생하는 것이 방지된다. 이 액정 장치(60)를 광 변조 수단에 채용하는 것에 의해, 액정 프로젝터의 신뢰성이 향상한다.
또한, 이상에서는 액정층(50)의 형성 영역 뿐만 아니라 기판(10, 20)의 표면 전체에 무기 배향막(16, 22)을 형성하는 경우에 대해 설명했지만, 액정층의 형성 영역에만 무기 배향막을 형성하여 시일재의 배치 영역에는 무기 배향막을 형성하지 않는 경우도 있다. 즉, 시일재의 배치 영역에 ITO 등의 투명 도전막을 노출시켜, 시일재에 분산시킨 도전성 입자를 투명 도전막상에 접촉시켜, 기판 사이의 도통을 확보하는 경우이다. 이 경우에도, ITO 등을 스퍼터법으로 형성하면, 투명 도전막이 기둥형상 구조체로 구성된다. 따라서, 투명 도전막과 시일재와의 계면에 비교 적 큰 간극이 형성될 가능성이 있다. 그래서, 시일재의 배치 영역에 무기 배향막을 형성하지 않는 경우에도, 본 실시 형태에 따른 액정 장치의 제조 방법을 적용하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 투명 도전막과 시일재와의 계면에 비교적 큰 간극이 형성되는 것이 방지되어, 액정층의 내부에 수분이나 불순물 등이 침입할 가능성이 저감된다.
(프로젝터)
다음에, 본 발명의 프로젝터에 관하여, 도 10을 이용하여 설명한다. 도 10은 프로젝터의 주요부를 나타내는 개략 구성도이다. 이 프로젝터는, 상술한 각 실시 형태에 따른 액정 장치를 광 변조 수단으로서 구비한 것이다.
도 10에 있어서, 도면부호(810)는 광원, 도면부호(813, 814)는 다이크로익 미러, 도면부호(815, 816, 817)는 반사 미러, 도면부호(818)는 입사 렌즈, 도면부호(819)는 릴레이 렌즈, 도면부호(820)는 출사 렌즈, 도면부호(822, 823, 824)는 본 발명의 액정 장치로 이루어지는 광 변조 수단, 도면부호(825)는 크로스 다이크로익 프리즘, 도면부호(826)는 투사 렌즈이다. 광원(810)은 메탈 라이트 등의 램프(811)와 램프의 광을 반사하는 반사기(812)로 이루어진다.
다이크로익 미러(813)는 광원(810)으로부터의 백색광에 포함되는 적색광을 투과시키는 동시에, 청색광과 녹색광을 반사한다. 투과한 적색광은 반사 미러(817)로 반사되어, 적색광용 광 변조 수단(822)에 입사된다. 다이크로익 미러(813)로 반사된 녹색광은 다이크로익 미러(814)에 의해서 반사되고, 녹색광용 광 변조 수단(823)에 입사된다. 다이크로익 미러(813)로 반사된 청색광은 다이크로익 미러(814)를 투과한다. 청색광에 대해서는 긴 광로에 의한 광손실을 막기 위해서, 입사 렌즈(818), 릴레이 렌즈(819) 및 출사 렌즈(820)를 포함하는 릴레이 렌즈계로 이루어지는 도광 수단(821)이 설치되어 있다. 이 도광 수단(821)을 개재하여, 청색광이 청색광용 광 변조 수단(824)에 입사된다.
각 광 변조 수단(822, 823, 824)에 의해 변조된 3개의 색광은 크로스 다이크로익 프리즘(825)에 입사한다. 이 크로스 다이크로익 프리즘(825)은 4개의 직각 프리즘을 접합한 것이며, 그 계면에는 적광을 반사하는 유전체 다층막과 청광을 반사하는 유전체 다층막이 X자 형상으로 형성되어 있다. 이것들의 유전체 다층막에 의해 3개의 색광이 합성되어, 칼라 화상을 나타내는 광이 형성된다. 합성된 광은 투사광학계인 투사 렌즈(826)에 의해서 스크린(827)상에 투영되어, 화상이 확대되고 표시된다.
상술한 프로젝터는 상기 각 실시 형태의 액정 장치를 광 변조 수단으로서 구비하고 있다. 각 실시 형태의 액정 장치는 내광성 및 내열성이 우수한 무기 배향막을 갖추고 있기 때문에, 광원으로부터 조사되는 강한 광이나 열에 의해 배향막이 열화하는 일은 없다. 또한, 시일재와 무기 배향막과의 계면이나 무기 배향막의 내부에 형성되는 간극을 통해서 수분 등이 액정층에 침입할 가능성이 낮다. 따라서, 이 프로젝터는 액정 장치에 있어서의 액정 분자의 배향 제어 기능이 장기간에 걸쳐 안정적으로 유지되어, 높은 신뢰성을 갖는다.
또한, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 상술한 실시 형태에 여러 가지의 변경을 가한 것을 포함한다. 예컨대, 실시 형태로서는 스위칭 소자로서 TFT를 구비한 액정 장치를 예를 들어 설명했지만, 스위칭 소자로서 박막 다이오드(Thin Film Diode) 등의 2단자형 소자를 구비한 액정 장치에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다. 또한, 실시 형태로서는 투과형 액정 장치를 예를 들어 설명했지만, 반사형 액정 장치에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다. 또한, 실시 형태로서는 TN(Twisted Nematic) 모드로 기능하는 액정 장치를 예를 들어 설명했지만, VA(Vertical Alignment) 모드로 기능하는 액정 장치에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다. 또한, 실시 형태로서는 3판식의 투사형 표시 장치(프로젝터)를 예를 들어 설명했지만, 단판식의 투사형 표시 장치나 직시형 표시 장치에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 액정 장치를, 프로젝터 이외의 전자 기기에 적용하는 것도 가능하다. 이 구체예로서, 휴대 전화를 들 수 있다. 이 휴대 전화는 상술한 각 실시 형태 또는 그 변형예에 따른 액정 장치를 표시부에 구비한 것이다. 또한, 그 밖의 전자 기기로서는, 예컨대 IC 카드, 비디오 카메라, 퍼스널 컴퓨터, 헤드 마운트 디스플레이, 또한 표시 기능을 갖는 팩스 장치, 디지털 카메라의 파인더, 휴대형 TV, DSP 장치, PDA, 전자 수첩, 전광게시판, 선전광고용 디스플레이 등이 들 수 있다.
본 발명의 시일 구조체에 의하면, 제 2 시일재의 수분 흡수에 의해, 제 1 시 일재와 다공질층과의 계면을 통한 수분의 침입, 및 다공질층의 내부를 통한 수분의 침입이 방지되는 효과가 있다.
Claims (17)
- 다공질층에 관한 시일 구조체에 있어서,상기 다공질층의 표면에 소정영역의 주위를 따라 배치되는 제 1 시일재와,상기 다공질층의 상기 표면에 상기 제 1 시일재의 외측 및 내측의 적어도 한 쪽에 배치되며, 수경성(水硬性)을 갖고 또한 수분을 흡수하여 외부로부터 상기 제 1 시일재를 거쳐서 상기 액정층에 수분 및 불순물의 적어도 하나가 침입하는 것을 방지하는 제 2 시일재를 구비하는 것을 특징으로 하는시일 구조체.
- 액정 장치에 있어서,한쌍의 기판과,상기 한쌍의 기판 사이에 배치된 액정층과,상기 한쌍의 기판 사이에서의 상기 액정층의 주위를 따라 배치되어, 상기 액정층을 밀봉하는 제 1 시일재와,상기 한쌍의 기판 사이에서의 상기 액정층의 주위를 따라 상기 제 1 시일재의 외측 및 내측의 적어도 한 쪽에 배치되며, 수경성을 갖고 또한 수분을 흡수하여 외부로부터 상기 제 1 시일재를 거쳐서 상기 액정층에 수분 및 분순물의 적어도 하나가 침입하는 것을 방지하는 제 2 시일재를 구비하는 것을 특징으로 하는액정 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 기판의 내면에는 다공질의 배향막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는액정 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 2 시일재는 상기 제 1 시일재의 외측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는액정 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 2 시일재는 금속알콕시드를 주성분으로 하는 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는액정 장치.
- 한쌍의 기판 사이에 액정층이 밀봉된 액정 장치의 제조 방법에 있어서,상기 액정층의 주위를 따라 배치되는 제 1 시일재를 개재하여 상기 한쌍의 기판을 접합하는 공정과,상기 한쌍의 기판 사이에서의 상기 액정층의 주위를 따라 상기 제 1 시일재의 외측 및 내측의 적어도 한 쪽에, 수경성을 갖고 또한 수분을 흡수하여 외부로부터 상기 제 1 시일재를 거쳐서 상기 액정층에 수분 및 분순물의 적어도 하나가 침입하는 것을 방지하는 제 2 시일재를 배치하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는액정 장치의 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 제 2 시일재를 배치하는 공정은 상기 제 1 시일재를 개재하여 접합된 상기 한쌍의 기판의 측면으로부터 상기 한쌍의 기판의 상기 제 1 시일재의 외측의 간극에 수경성 재료를 넣는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는액정 장치의 제조 방법.
- 다공질층에 관한 시일 방법에 있어서,상기 다공질층의 표면에 시일재를 배치하는 공정과,상기 다공질층상에서 상기 시일재가 배치되는 영역에 상기 시일재에 대한 친화성을 부여하기 위한 표면처리를 실시하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는시일 방법.
- 제 1 기판과 제 2 기판과의 사이에 액정층이 밀봉된 액정 장치의 제조 방법에 있어서,제 1 시일재를 개재하여 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 접합하는 공정과,상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판상에서 상기 시일재가 배치되는 영역에 상기 시일재에 대한 친화성을 부여하기 위한 표면처리를 실시하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는액정 장치의 제조 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판상에서 상기 시일재가 배치되는 영역에만 상기 표면처리를 실시하는 것을 특징으로 하는액정 장치의 제조 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판에 형성된 다공질의 배향막에 상기 표면처리를 실시하는 것을 특징으로 하는액정 장치의 제조 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 시일재에 대한 친화성을 부여하는 공정은 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판에 광을 조사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는액정 장치의 제조 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 시일재에 대한 친화성을 부여하는 공정은 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판을 플라즈마 처리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는액정 장치의 제조 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 시일재에 대한 친화성을 부여하는 공정은 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판에 표면 개질제를 배치하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는액정 장치의 제조 방법.
- 삭제
- 제 2 항에 기재된 액정 장치를 광 변조 수단으로서 구비한 것을 특징으로 하는프로젝터.
- 삭제
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