JP2016200748A - 液晶装置及びその製造方法、並びに電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】耐光性寿命の更なる向上を図りつつ、耐湿性及び配向安定性に優れた液晶装置を提供する。
【解決手段】一方の面に凸部４５を備えた基板１０と、基板１０の一方の面間に配置された液晶層５０と、基板１０と液晶層５０との間に配置され、基板１０の一方の面に対して傾斜したカラム構造を有する無機配向膜４１と、有機配向膜４４と、を備え、無機配向膜４１は、凸部４５の側面のうちカラム構造の傾斜する方向に面していない部分と接するような位置に、カラム構造の少なくとも一部の厚みが薄くなる凹部４６を有し、有機配向膜４４は、凹部４６に配置されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶装置及びその製造方法、並びに電子機器に関する。

近年、ディスプレイ用途の液晶表示素子（液晶装置）において、デジタルサイネージ（電子看板）用途の拡大に伴い、耐光性寿命の向上が望まれている。このような課題を解決するためには、有機物からなる配向膜（以下、有機配向膜という。）に代えて、無機物からなる配向膜（以下、無機配向膜という。）を用いることが有効である。

しかしながら、無機配向膜を用いると、その表面に分極した水酸基が多数存在していることや、表面がポーラス状でありシール材との密着性が低くなること等に起因して、防湿性が低くなってしまう一面が存在する。そこで、耐光性寿命向上と共に防湿性を高める観点から、無機配向膜と有機配向膜とからなるハイブリッド型の配向膜も提案されている（例えば、特許文献１〜３を参照。）。

特許第３７６０４４４号公報 特開２００５−７０５３０号公報 特開２００５−１８１７９４号公報

ところで、配向膜が形成される面（液晶層と対向する側の面）は、一様に平坦ではなく、例えば柱状スペーサや画素電極間の段差、配線等による段差など、種々の段差部（凸部）が存在している。無機配向膜を斜方蒸着により形成する場合、段差部が設けられた面に対して例えばＳｉＯ_２などの無機酸化物を斜め方向から蒸着する。このため、蒸着方向に対して段差部の影となる部分では、無機酸化物が蒸着されにくい状況が発生する。その結果、段差部の近傍に無機配向膜の厚みが相対的に減少した部分（凹部）が形成される。

このような段差部（凸部）の影となる部分（凹部）では、無機配向膜が一定の厚みで正常に成膜された部分とは無機配向膜のカラム密度や膜厚などが異なっている。したがって、段差部の影となる部分では、液晶分子のプレチルト角や配向方位が変化してしまい、液晶層の配向状態が不安定となってしまう。その結果として、例えばディスクリネーションや、光抜け(黒浮き)といった表示品位の低下を招くことがあった。

この対策として、従来の液晶装置では、上述した段差部の影となる部分を、画素の外側に配置したり、遮光膜で隠したりすることが行われている。しかしながら、このような従来の対策では、高精細化が進む状況の中で、開口率が大幅に低下してしまうことになる。

本発明の一つの態様は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、耐光性寿命の更なる向上を図りつつ、耐湿性及び配向安定性に優れた液晶装置及びその製造方法、並びに電子機器を提供することを目的の一つとする。

本発明の一つの態様に係る液晶装置は、一方の面に凸部を備えた基板と、基板の前記一方の面間に配置された液晶層と、基板と液晶層との間に配置され、基板の一方の面に対して傾斜したカラム構造を有する無機配向膜と、有機配向膜と、を備え、無機配向膜は、凸部の側面のうちカラム構造の傾斜する方向に面していない部分と接するような位置に、カラム構造の少なくとも一部の厚みが薄くなる凹部を有し、有機配向膜は、前記凹部に配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、少なくとも凹部に配置された有機配向膜により液晶層の配向状態を安定化できるため、耐光性寿命の更なる向上を図りつつ、優れた耐湿性及び配向安定性を得ることが可能である。

また、上記液晶装置において、有機配向膜の厚みは、凹部における液晶層の配向状態が凹部とは異なる位置における液晶層の配向状態と異なる配向状態になるような厚みであってもよい。

この構成によれば、凹部に配置された有機配向膜の厚みを十分に厚くすることで、凹部に配置された有機配向膜により付与される液晶層の配向状態を無機配向膜により付与される液晶層の配向状態とは異ならせることができる。

また、上記液晶装置において、有機配向膜の厚みは、凹部における液晶層の配向状態が凹部とは異なる位置における液晶層の配向状態と同じ配向状態になるような厚みであってもよい。

この構成によれば、凹部に配置された有機配向膜の厚みを十分に薄くすることで、凹部に配置された有機配向膜により付与される液晶層の配向状態を無機配向膜により付与される液晶層の配向状態と同じ（均一）とすることができる。

また、上記液晶装置において、有機配向膜は、凹部に配置された部分と、凹部とは異なる位置に配置された部分とを有していてもよい。

この構成によれば、凹部とは異なる位置に配置された有機配向膜の厚みを十分に薄くすることで、凹部とは異なる位置に配置された有機配向膜により付与される液晶層の配向状態を無機配向膜により付与される液晶層の配向状態と同じ（均一）とすることができる。

また、上記液晶装置において、有機配向膜は、有機シラン化合物であってもよい。

この構成によれば、耐光性寿命の更なる向上を図りつつ、優れた耐湿性及び配向安定性を得ることが可能である。

本発明の一つの態様に係る液晶装置の製造方法は、一方の面に凸部を備えた基板の一方の面間に液晶層を配置した液晶装置の製造方法であって、基板の一方の面に、一方の面に対して傾斜した方向から無機物を蒸着することによって、一方の面に対して傾斜したカラム構造を有する無機配向膜を形成する工程と、無機配向膜を形成する工程よりも後に、基板の一方の面に、有機配向膜を形成する工程と、を含み、無機配向膜は、凸部の側面のうちカラム構造の傾斜する方向に面していない部分と接するような位置に、カラム構造の少なくとも一部の厚みが薄くなる凹部を有し、有機配向膜は、前記凹部に配置されていることを特徴とする。

この製造方法によれば、少なくとも凹部に形成した有機配向膜により液晶層の配向状態を安定化できるため、耐光性寿命の更なる向上を図りつつ、耐湿性及び配向安定性に優れた液晶装置を得ることが可能である。

また、上記液晶装置の製造方法において、有機配向膜の厚みは、凹部における液晶層の配向状態が凹部とは異なる位置における液晶層の配向状態と異なる配向状態になるような厚みであってもよい。

この製造方法によれば、凹部に形成する有機配向膜の厚みを十分に厚くすることで、凹部に形成した有機配向膜により付与される液晶層の配向状態を無機配向膜により付与される液晶層の配向状態とは異ならせることができる。

また、上記液晶装置の製造方法において、有機配向膜の厚みは、凹部における液晶層の配向状態が凹部とは異なる位置における液晶層の配向状態と同じ配向状態になるような厚みであってもよい。

この製造方法によれば、凹部に形成する有機配向膜の厚みを十分に薄くすることで、凹部に形成した有機配向膜により付与される液晶層の配向状態を無機配向膜により付与される液晶層の配向状態と同じ（均一）とすることができる。

また、上記液晶装置の製造方法において、有機配向膜は、凹部に配置された部分と、凹部とは異なる位置に配置された部分とを有していてもよい。

この製造方法によれば、凹部とは異なる位置に形成する有機配向膜の厚みを十分に薄くすることで、凹部とは異なる位置に形成した有機配向膜により付与される液晶層の配向状態を無機配向膜により付与される液晶層の配向状態と同じ（均一）とすることができる。

また、上記液晶装置の製造方法では、有機シラン化合物を用いて前記有機配向膜を形成してもよい。

この製造方法によれば、耐光性寿命の更なる向上を図りつつ、耐湿性及び配向安定性に優れた液晶装置を得ることが可能である。

また、本発明の一つの態様に係る電子機器は、上記何れかの液晶装置又は上記何れかの製造方法を用いて製造された液晶装置を備えることを特徴とする。

この構成によれば、耐光性寿命の更なる向上を図りつつ、耐湿性及び配向安定性に優れた液晶装置を備える電子機器を提供することが可能である。

本発明の一実施形態に係る液晶装置の素子構造を示す等価回路図である。 図１に示す液晶装置が備えるＴＦＴアレイ基板の画素群の構成を示す平面図である。 図１に示す液晶装置の素子構造を示す断面図である。 図１に示す液晶装置の画素領域の構成を示す断面図である。 本発明の第１，５の実施形態に係る配向層の構造を模式的に示す断面図である。 本発明の第２，６の実施形態に係る配向層の構造を模式的に示す断面図である。 本発明の第３，７の実施形態に係る配向層の構造を模式的に示す断面図である。 本発明の第４，８の実施形態に係る配向層の構造を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電子機器の例を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る投射型液晶表示装置の一例を示す模式図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図においては、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］
先ず、本発明の一実施形態に係る液晶装置について、図１〜図４を参照して説明する。
本実施形態の液晶装置は、スイッチング素子としてＴＦＴ（Thin-Film Transistor）素子を用いたアクティブマトリクス方式の透過型液晶装置である。

なお、図１は、本実施形態の透過型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２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３は、本実施形態の透過型液晶装置について素子領域の断面図であって、図２中に示すＡ−Ａ’線断面図である。図４は、本実施形態の透過型液晶装置について複数の画素領域を模式的に示す断面図である。また、図３及び図４においては、紙面上側が光入射側、紙面下側が視認側（観察者側）である場合について図示している。また、図４では、スイッチング素子等の一部の構成要素を図面の視認性を考慮して省略してある。

本実施形態の透過型液晶装置は、図１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を有している。各画素には、画素電極９と当該画素電極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がそれぞれ形成されている。また、画像信号が供給されるデータ線６ａが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、若しく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、後述する共通電極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と共通電極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。

本実施形態の透過型液晶装置は、図２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という。）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、マトリクス状に複数並んで設けられている。また、各画素電極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及び容量線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、後述する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いる。画素電極９は、半導体層１ａのうち、後述する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、後述するチャネル領域（図２中の左上がりの斜線の領域）に対向するように走査線３ａが配置されている。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、平面視で走査線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２中の上向き）に突出した突出部（すなわち、平面視でデータ線６ａに沿って延設された第２領域）とを有する。そして、図２中の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。

本実施形態の透過型液晶装置は、図３及び図４に示すように、ＴＦＴアレイ基板（液晶装置用基板）１０と、これに対向配置される対向基板（液晶装置用基板）２０との間に液晶層５０が挟持されている。液晶層５０は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなる。なお、本実施形態の透過型液晶装置は、垂直配向モードの表示装置である。

ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば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及び配向層４０とを主体として構成されている。対向基板２０は、例えば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共通電極２１及び配向層６０とを主体として構成されている。また、ＴＦＴアレイ基板１０において、基板本体１０Ａの液晶層５０側の表面（内面）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）構造を有している。具体的には、走査線３ａと、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’と、走査線３ａ及び半導体層１ａを絶縁するゲート絶縁膜２と、データ線６ａと、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とを有している。

また、走査線３ａ及びゲート絶縁膜２を含む基板本体１０Ａの上には、高濃度ソース領域１ｄへと通じるコンタクトホール５、及び高濃度ドレイン領域１ｅへと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。すなわち、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及び第２層間絶縁膜４を含む基板本体１０Ａの上には、高濃度ドレイン領域１ｅへと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。すなわち、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、さらに、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。

ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａの液晶層５０側の表面（内面）のうち、各画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が形成された領域には、第１遮光膜１１ａが設けられている。第１遮光膜１１ａ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１ｂ、１ｃに入射することを防止する。

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。

さらに、ＴＦＴアレイ基板１０に第１遮光膜１１ａを設けるのに加えて、この第１遮光膜１１ａは、コンタクトホール１３を介して前段又は後段の容量線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、すなわち、画素電極９及び第３層間絶縁膜７上には、配向層４０が形成されている。配向層４０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ものである。

一方、対向基板２０において、基板本体２０Ａの液晶層５０側の表面（表面）には、第２遮光膜２３が設けられている。第２遮光膜２３は、データ線６ａ、走査線３ａ、及び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を覆うことによって、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。

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、その略全面に亘って、例えばＩＴＯ等からなる共通電極２１が形成されている。また、共通電極２１の液晶層５０側には、配向層６０が形成されている。配向層６０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ものである。

ここで、図５〜図８に示すように、第１〜第４の実施形態の液晶装置が備える配向層４０Ａ〜４０Ｄの構造について説明する。なお、図５〜図８は、各配向層４０Ａ〜４０Ｄの構造を模式的に示す断面図である。また、図５〜図８中の囲み部分Ｘにおいて、断面の一部を拡大して示している。

なお、図５〜図８では、ＴＦＴアレイ基板１０側の配向層４０側に適用可能な配向層４０Ａ〜４０Ｄを例に挙げて説明するものとする。本実施形態では、ＴＦＴアレイ基板１０側の配向層４０に限らず、対向基板２０側の配向層６０にも、同様の構造を適用することが可能である。

（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態として図５に示す配向層４０Ａについて説明する。
図５に示す配向層４０Ａは、ＴＦＴアレイ基板（以下、基板という。）１０の液晶層５０側の面に、段差部４５が設けられた面に対して斜め方向から蒸着された無機配向膜４１と、段差部４５の近傍において無機配向膜４１の厚みが相対的に減少した部分４１ａを含む凹部４６と、凹部４６の内側に配置された有機配向膜４４とを備えている。

無機配向膜４１が形成される面（液晶層５０と対向する側の面）は、一様に平坦ではなく、例えば柱状スペーサや画素間の段差など、種々の段差部（凸部）４５が存在している。本実施形態では、段差部４５として、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを所定間隔で離間した状態に保持するための柱状スペーサが配置されている。

無機配向膜４１は、複数の空孔４２を有する無機酸化物（無機多孔質膜）からなる。無機酸化物としては、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｎＯ_２、ＧｅＯ_２、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３などを挙げることができる。また、無機配向膜４１は、斜方蒸着法を用いて柱状の組織体（以下、カラムという。）４３の間に空孔（隙間）４２が形成されたカラム構造の斜方蒸着膜からなる。カラム構造を有する無機酸化膜（斜方蒸着膜）の場合、カラム４３が傾斜した状態で形成されるため、このカラム４３が傾斜する方向に沿って、液晶層５０の液晶分子５０ａ，５０ｂにプレチルト角を与えて垂直配向させることができる。

無機配向膜４１を形成する場合、上述した無機酸化物を段差部４５が設けられた面に対して図５中に示す斜め方向（以下、蒸着方向という。）Ｄｅｐｏ．から蒸着する。このため、蒸着方向Ｄｅｐｏ．に対して段差部４５の影となる部分では、無機酸化物が蒸着されにくい状況が発生する。その結果、段差部４５の側面のうちカラム構造の傾斜する方向に面していない部分と接するような位置に、無機配向膜４１の厚みが相対的に減少した部分（短いカラム４３ａが形成された部分）４１ａを含む凹部４６が形成される。

なお、この凹部４６は、無機配向膜４１の厚みが減少した部分４１ａに限らず、場合によっては無機配向膜４１（カラム４３ａ）が形成されていない部分も含むものとする。また、無機配向膜４１の凹部４６以外は、無機酸化物がほぼ一定の厚みで蒸着された部分４１ｂである。

有機配向膜４４は、有機シラン化合物（シランカップリング材）からなる。有機シラン化合物は、アルキルシラン分子を含み、アルキルシラン分子が無機配向膜４１（無機酸化物）の表面（水酸基）と結合（水素結合）し、その後、脱水縮合反応を経ることで、無機配向膜４１（無機酸化物）の表面と強固な共有結合を生成する。これにより、有機配向膜４４は、無機配向膜４１の内部（空孔４２）に浸透した状態で、無機配向膜４１（カラム４３）の表面を覆うように形成されている。

図５に示す配向層４０Ａでは、凹部４６の内側において、無機配向膜４１により付与される液晶層５０の配向状態とは異なる配向状態を液晶層５０に付与する厚みで、有機配向膜４４が配置されている。

すなわち、図５に示す配向層４０Ａでは、凹部４６の内側に配置された有機配向膜４４の厚みを十分に厚くする。具体的には、凹部４６の内側に埋め込まれた状態となるまで有機配向膜４４の厚みを大きくする。より好ましくは、有機配向膜４４が無機配向膜４１の凹部４６以外の部分４１ｂと同程度の高さ（面一）となる厚みとする。

これにより、図５に示す配向層４０Ａでは、凹部４６以外の面上において、無機配向膜４１の部分４１ｂにより付与される液晶層５０の配向状態が液晶層５０の液晶分子５０ｂにプレチルト角を与えた垂直配向となる。一方、凹部４６の内側において、有機配向膜４４により付与される液晶層５０の配向状態が液晶層５０の液晶分子５０ａにプレチルト角を与えない垂直配向となる。

この場合、図５に示す配向層４０Ａにより付与される液晶層５０の初期配向状態が垂直配向となるため、例えば光抜け(黒浮き)といった表示品位の低下を抑えることができる。また、配向方位が不安定となることによって生じるディスクリネーションを抑えることができる。

以上のように、本実施形態の液晶装置では、図５に示す配向層４０Ａにより液晶層５０の配向状態を安定化できるため、耐光性寿命の更なる向上を図りつつ、優れた耐湿性及び配向安定性を得ることが可能である。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態として図６に示す配向層４０Ｂについて説明する。
なお、以下の説明では、上記図５に示す配向層４０Ａと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

図６に示す配向層４０Ｂは、上記図５に示す配向層４０Ａの構成に加えて、有機配向膜４４が無機配向膜４１の全面に亘って配置された構成である。具体的に、図６に示す配向層４０Ｂでは、凹部４６以外の面上において、無機配向膜４１により付与される液晶層５０の配向状態と同じ配向状態を液晶層５０に付与する厚みで、有機配向膜４４が配置されている。

すなわち、図６に示す配向層４０Ｂでは、凹部４６以外の面上に配置された有機配向膜４４の厚みを十分に薄くする。具体的には、無機配向膜４１の凹部４６以外の部分４１ｂにおいて、カラム４３による形状配向を維持しながら、カラム４３の表面を覆う程度に有機配向膜４４の厚みを小さくする。それ以外は、上記図５に示す配向層４０Ａと同様の構成を有している。

これにより、図６に示す配向層４０Ｂでは、凹部４６以外の面上において、有機配向膜４４で被覆された無機配向膜４１の部分４１ｂにより付与される液晶層５０の配向状態が液晶層５０の液晶分子５０ｂにプレチルト角を与えた垂直配向となる。一方、凹部４６の内側において、有機配向膜４４により付与される液晶層５０の配向状態が液晶層５０の液晶分子５０ａにプレチルト角を与えない垂直配向となる。

この場合、図６に示す配向層４０Ｂにより付与される液晶層５０の初期配向状態が垂直配向となるため、例えば光抜け(黒浮き)といった表示品位の低下を抑えることができる。また、配向方位が不安定となることによって生じるディスクリネーションを抑えることができる。

以上のように、本実施形態の液晶装置では、図６に示す配向層４０Ｂにより液晶層５０の配向状態を安定化できるため、耐光性寿命の更なる向上を図りつつ、優れた耐湿性及び配向安定性を得ることが可能である。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態として図７に示す配向層４０Ｃについて説明する。
なお、以下の説明では、上記図５に示す配向層４０Ａと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

図７に示す配向層４０Ｃでは、凹部４６の内側において、無機配向膜４１により付与される液晶層５０の配向状態と同じ配向状態を液晶層５０に付与する厚みで、有機配向膜４４が配置されている。

すなわち、図７に示す配向層４０Ｃでは、凹部４６の内側に配置された有機配向膜４４の厚みを十分に薄くする。具体的には、無機配向膜４１の厚みが相対的に減少した部分４１ａにおいて、カラム４３による形状配向を維持しながら、カラム４３の表面を覆う程度に有機配向膜４４の厚みを小さくする。それ以外は、上記図５に示す配向層４０Ａと同様の構成を有している。

これにより、図７に示す配向層４０Ｃでは、凹部４６以外の面上において、無機配向膜４１の部分４１ｂにより付与される液晶層５０の配向状態が液晶層５０の液晶分子５０ｂにプレチルト角を与えた垂直配向となる。一方、凹部４６の内側において、有機配向膜４４で被覆された無機配向膜４１の部分４１ａにより付与される液晶層５０の配向状態が液晶層５０の液晶分子５０ａにプレチルト角を与えた垂直配向となる。

この場合、図７に示す配向層４０Ｃにより付与される液晶層５０の初期配向状態が垂直配向となるため、例えば光抜け(黒浮き)といった表示品位の低下を抑えることができる。また、配向方位が不安定となることによって生じるディスクリネーションを抑えることができる。さらに、例えば液晶分子５０ｂのプレチルト角を４°とした場合、液晶分子５０ａに液晶分子５０ｂのプレチルト角の±１０％の範囲内のプレチルト角を与えると、黒透過率の面内均一性を±１０％以内に抑えることが可能である。

以上のように、本実施形態の液晶装置では、図７に示す配向層４０Ｃにより液晶層５０の配向状態を安定化できるため、耐光性寿命の更なる向上を図りつつ、優れた耐湿性及び配向安定性を得ることが可能である。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態として図８に示す配向層４０Ｄについて説明する。
なお、以下の説明では、上記図７に示す配向層４０Ｃと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

図８に示す配向層４０Ｄは、上記図７に示す配向層４０Ｃの構成に加えて、有機配向膜４４が無機配向膜４１の全面に亘って配置された構成である。具体的に、図８に示す配向層４０Ｄでは、凹部４６以外の面上において、無機配向膜４１により付与される液晶層５０の配向状態と同じ配向状態を液晶層５０に付与する厚みで、有機配向膜４４が配置されている。

すなわち、図６に示す配向層４０Ｄでは、凹部４６以外の面上に配置された有機配向膜４４の厚みを十分に薄くする。具体的には、無機配向膜４１の凹部４６以外の部分４１ｂにおいて、カラム４３による形状配向を維持しながら、カラム４３の表面を覆う程度に有機配向膜４４の厚みを小さくする。それ以外は、上記図７に示す配向層４０Ｃと同様の構成を有している。

これにより、図８に示す配向層４０Ｄでは、凹部４６以外の面上において、有機配向膜４４で被覆された無機配向膜４１の部分４１ｂにより付与される液晶層５０の配向状態が液晶層５０の液晶分子５０ｂにプレチルト角を与えた垂直配向となる。一方、凹部４６の内側において、有機配向膜４４で被覆された無機配向膜４１の部分４１ａにより付与される液晶層５０の配向状態が液晶層５０の液晶分子５０ａにプレチルト角を与えた垂直配向となる。

この場合、図８に示す配向層４０Ｄにより付与される液晶層５０の初期配向状態が垂直配向となるため、例えば光抜け(黒浮き)といった表示品位の低下を抑えることができる。また、配向方位が不安定となることによって生じるディスクリネーションを抑えることができる。さらに、例えば液晶分子５０ｂのプレチルト角を４°とした場合、液晶分子５０ａに液晶分子５０ｂのプレチルト角の±１０％の範囲内のプレチルト角を与えると、黒透過率の面内均一性を±１０％以内に抑えることが可能である。

以上のように、本実施形態の液晶装置では、図８に示す配向層４０Ｄにより液晶層５０の配向状態を安定化できるため、耐光性寿命の更なる向上を図りつつ、優れた耐湿性及び配向安定性を得ることが可能である。

［液晶装置の製造方法］
次に、本発明の一実施形態に係る液晶装置の製造方法について説明する。
本実施形態の液晶装置を製造する際は、先ず、上記ＴＦＴアレイ基板１０を作製する。具体的には、ガラス等からなる透光性の基板本体１０Ａを用意し、この基板本体１０Ａの面上に、上述した第１遮光膜１１ａと、第１層間絶縁膜１２と、半導体層１ａ、各種配線３ａ，３ｂ，６ａ、絶縁膜４，７、画素電極９等を公知の方法で形成する。続いて、画素電極９を含む第３層間絶縁膜７上に配向層４０を形成し、上記ＴＦＴアレイ基板１０を得る。

次に、上述したＴＦＴアレイ基板１０とは別に、上記対向基板２０を作製する。具体的には、ガラス等からなる透光性の基板本体２０Ａを用意した後、上記ＴＦＴアレイ基板１０の作製する場合と同様の方法を用いて、この基板本体２０Ａの面上に、第２遮光膜２３や共通電極２１を形成すると共に、上述した配向層４０を形成する場合と同様の方法を用いて、配向層６０を形成し、上記対向基板２０を得る。

次に、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とをシール剤を介して貼り合わせる。さらに、シール剤に形成した液晶注入口から誘電異方性が負の液晶を注入して液晶パネルとした後、所定の配線を接続する。これにより、本実施形態の液晶装置を製造することができる。

ここで、第５〜第８の実施形態の液晶装置の製造方法として、上記図５〜図８に示す配向層４０Ａ〜４０Ｄを備える液晶装置の製造方法について説明する。なお、第５〜第８の実施形態の液晶装置の製造方法では、上記図５〜図８に示す配向層４０Ａ〜４０Ｄの形成方法が異なる以外は、上述した共通の製造工程を経ることによって、各々の液晶装置を製造することが可能である。したがって、第５〜第８の実施形態では、上記図５〜図８に示す配向層４０Ａ〜４０Ｄの形成方法について説明するものとする。

（第５の実施形態）
第５の実施形態では、上記図５に示す配向層４０Ａを形成する際に、段差部４５が設けられた面に対して斜め方向から無機酸化物を蒸着することによって、無機配向膜４１を形成する工程と、段差部４５の近傍において無機配向膜４１の厚みが相対的に減少した部分４１ａを含む凹部４６の内側に、有機配向膜４４を形成する工程とを含む。

また、上記図５に示す配向層４０Ａを形成する際は、凹部４６の内側において、無機配向膜４１により付与される液晶層５２の配向状態とは異なる配向状態を液晶層５０に付与する厚みで、有機配向膜４４を形成する。

すなわち、図５に示す配向層４０Ａを形成する際は、凹部４６の内側に形成する有機配向膜４４の厚みを十分に厚くする。具体的には、凹部４６の内側に埋め込まれた状態となるまで有機配向膜４４の厚みを大きくする。より好ましくは、有機配向膜４４が無機配向膜４１の凹部４６以外の部分４１ｂと同程度の高さ（面一）となる厚みとする。

凹部４６の内側のみに有機配向膜４４を形成する方法（液相方法）としては、例えば、インクジェット法を用いて、凹部４６の内側に有機シラン化合物を含む塗液を局所的に塗布する方法を用いることができる。また、スクリーン印刷法を用いて、凹部４６の内側に有機シラン化合物を含む塗液を局所的に塗布する方法を用いることができる。また、凹部４６に対応した位置に開口を有するマスクを形成した後に、スピンコート法を用いて、凹部４６の内側に有機シラン化合物を含む塗液を局所的に塗布する方法を用いることができる。

凹部４６の内側に塗液を局所的に塗布した後は、凹部４６の内側に形成された塗膜を焼成する。その後、基板１０の洗浄と乾燥とを行う。これにより、凹部４６の内側のみに有機配向膜４４を形成することができる。

また、凹部４６の内側のみに有機配向膜４４を形成する方法（気相方法）としては、例えば、凹部４６に対応した位置に開口を有するマスクを形成した後に、有機シラン化合物を蒸着させる方法を用いることができる。具体的には、ＣＶＤ装置の加熱したチャンバー内において、液状の有機シラン化合物の入った容器から気化した有機シラン化合物を蒸着（固着）させる。これにより、凹部４６の内側のみに有機配向膜４４を形成することができる。

凹部４６の内側に形成する有機配向膜４４の厚みを大きくする方法としては、上述した凹部４６の内側に１回で塗布される塗液の量を大きくする方法を用いることができる。また、上述した塗液の塗布及び焼成を繰り返し行う方法を用いることができる。また、凹部４６の内側に紫外線（ＵＶ光）を部分的に照射し、無機配向膜４１の厚みが相対的に減少した部分４１ａのシラノール基を増やし、有機シラン化合物を多く結合させる方法を用いることができる。また、凹部４６の内側に酸性溶液を塗布することによって、脱水縮合反応を加速させながら、上述した液相方法又は気相方法を用いて、より多くの有機シラン化合物を結合させる方法を用いることができる。

以上のように、本実施形態の液晶装置の製造方法では、上記図５に示す配向層４０Ａを形成することによって、耐光性寿命の更なる向上を図りつつ、耐湿性及び配向安定性に優れた液晶装置を得ることが可能である。

（第６の実施形態）
第６の実施形態では、上記図６に示す配向層４０Ｂを形成する際に、段差部４５が設けられた面に対して斜め方向から無機酸化物を蒸着することによって、無機配向膜４１を形成する工程と、無機配向膜４１の全面に亘って有機配向膜４４を形成する工程とを含む。

また、上記図６に示す配向層４０Ｂを形成する際は、凹部４６の内側において、無機配向膜４１により付与される液晶層５２の配向状態とは異なる配向状態を液晶層５０に付与する厚みで、有機配向膜４４を形成する。一方、凹部４６以外の面上において、無機配向膜４１により付与される液晶層５０の配向状態と同じ配向状態を液晶層５０に付与する厚みで、有機配向膜４４を形成する。

すなわち、図６に示す配向層４０Ｂを形成する際は、凹部４６の内側に形成する有機配向膜４４の厚みを十分に厚くする。一方、凹部４６以外の面上に形成する有機配向膜４４の厚みを十分に薄くする。具体的には、凹部４６の内側に埋め込まれた状態となるまで有機配向膜４４の厚みを大きくする。より好ましくは、有機配向膜４４が無機配向膜４１の凹部４６以外の部分４１ｂと同程度の高さ（面一）となる厚みとする。一方、無機配向膜４１の凹部４６以外の部分４１ｂにおいて、カラム４３による形状配向を維持しながら、カラム４３の表面を覆う程度に有機配向膜４４の厚みを小さくする。

このような有機配向膜４４を形成する方法（液相方法）としては、例えば、インクジェット法やディップコート法、スピンコート法などを用いて、凹部４６の内側と凹部４６以外の面との間で有機シラン化合物を含む塗液の塗布量を変えて塗布する方法を用いることができる。特に、塗液が段差部４５の側面から凹部４６の内側に流れ落ちること（いわゆる液だれ）を利用することで、凹部４６の内側により多くの塗液を塗布することができる。

無機配向膜４１の全面に亘って塗液を塗布した後は、その塗液により形成された塗膜を焼成する。その後、基板１０の洗浄と乾燥とを行う。これにより、無機配向膜４１の全面に亘って有機配向膜４４を形成することができる。また、凹部４６以外の面上に形成された有機配向膜４４の厚みよりも凹部４６の内側に形成された有機配向膜４４の厚みを大きくすることができる。

以上のように、本実施形態の液晶装置の製造方法では、上記図６に示す配向層４０Ｂを形成することによって、耐光性寿命の更なる向上を図りつつ、耐湿性及び配向安定性に優れた液晶装置を得ることが可能である。

（第７の実施形態）
第７の実施形態では、上記図７に示す配向層４０Ｃを形成する際に、段差部４５が設けられた面に対して斜め方向から無機酸化物を蒸着することによって、無機配向膜４１を形成する工程と、段差部４５の近傍において無機配向膜４１の厚みが相対的に減少した部分４１ａを含む凹部４６の内側に、有機配向膜４４を形成する工程とを含む。

また、上記図７に示す配向層４０Ｃを形成する際は、凹部４６の内側において、無機配向膜４１により付与される液晶層５０の配向状態と同じ配向状態を液晶層５０に付与する厚みで、有機配向膜４４を形成する。

すなわち、図７に示す配向層４０Ｃを形成する際は、凹部４６の内側に形成する有機配向膜４４の厚みを十分に薄くする。具体的には、無機配向膜４１の厚みが相対的に減少した部分４１ａにおいて、カラム４３による形状配向を維持しながら、カラム４３の表面を覆う程度に有機配向膜４４の厚みを小さくする。

凹部４６の内側のみに有機配向膜４４を形成する方法（液相方法及び気相方法）は、上記図５に示す配向層４０Ａを形成する場合と同じ方法を用いることができる。

以上のように、本実施形態の液晶装置の製造方法では、上記図７に示す配向層４０Ｃを形成することによって、耐光性寿命の更なる向上を図りつつ、耐湿性及び配向安定性に優れた液晶装置を得ることが可能である。

（第８の実施形態）
第８の実施形態では、上記図８に示す配向層４０Ｄを形成する際に、段差部４５が設けられた面に対して斜め方向から無機酸化物を蒸着することによって、無機配向膜４１を形成する工程と、無機配向膜４１の全面に亘って有機配向膜４４を形成する工程とを含む。

また、上記図８に示す配向層４０Ｄを形成する際は、凹部４６の内側及び凹部４６以外の面上において、無機配向膜４１により付与される液晶層５０の配向状態と同じ配向状態を液晶層５０に付与する厚みで、有機配向膜４４を形成する。

すなわち、図８に示す配向層４０Ｄを形成する際は、凹部４６の内側及び凹部４６以外の面上に形成する有機配向膜４４の厚みを十分に薄くする。具体的には、無機配向膜４１の厚みが減少した部分４１ａと、無機配向膜４１の凹部４６以外の部分４１ｂにおいて、カラム４３による形状配向を維持しながら、カラム４３の表面を覆う程度に有機配向膜４４の厚みを小さくする。

凹部４６の内側及び凹部４６以外の面上に有機配向膜４４を形成する方法（液相方法及び気相方法）は、上記図５に示す配向層４０Ａを形成する場合と同じ方法を用いることができる。

以上のように、本実施形態の液晶装置の製造方法では、上記図８に示す配向層４０Ｃを形成することによって、光性寿命の更なる向上を図りつつ、耐湿性及び配向安定性に優れた液晶装置を得ることが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも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において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本実施形態では、ＴＦＴ素子を用いたアクティブマトリクス型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、例えば、ＴＦＤ（Thin-Film Diode）素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置や、パッシブマトリクス型液晶装置等にも適用可能である。また、本実施形態では、透過型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、反射型の液晶装置や、半透過反射型の液晶装置にも適用可能である。このように、本発明は、いかなる構造の液晶装置にも適用することができる。

［電子機器］
次に、上記実施形態の液晶装置を備えた電子機器の例について説明する。
図９（ａ）は、携帯電話の一例を示す斜視図である。図９（ａ）に示す携帯電話は、携帯電話本体５００を備え、携帯電話本体５００は、上記実施形態の液晶装置を用いた液晶表示部５０１を有している。

図９（ｂ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置６００の一例を示す斜視図である。情報処理装置６００は、図９（ｂ）に示すように、キーボードなどの入力部６０１と、上記実施形態の液晶装置を用いた液晶表示部６０２を有する情報処理装置本体６０３とを備えている。

図９（ｃ）は、腕時計の一例を示す斜視図である。図９（ｃ）に示す腕時計は、時計本体７００を備え、時計本体７００は、上記実施形態の液晶装置を用いた液晶表示部７０１を有している。

以上のように、図９（ａ）〜（ｃ）に示す各電子機器では、表示部に上記実施形態の液晶装置を適用したものであるので、焼き付きの発生を抑制し、表示品質を長期に渡って維持することが可能である。

なお、上記実施形態の液晶装置は、図９（ａ）〜（ｃ）に示す電子機器以外にも、例えばデジタルサイネージ（電子看板）やプロジェクター（投射型液晶表示装置）などの耐光性寿命の向上が望まれる電子機器に対して好適に用いることができる。また、液晶レンズやそれを用いた光ピックアップ素子などの液晶デバイスに対しても、本発明を好適に用いることができる。

［投射型液晶表示装置］
次に、上記実施形態の液晶装置を光変調手段として備えた投射型液晶表示装置（プロジェクター）の構成について、図１０を参照して説明する。なお、図１０は、上記実施形態の液晶装置を光変調装置として用いた投射型表示装置の要部を示す概略構成図である。

図１０に示す投射型液晶表示装置は、光源８１０と、ダイクロイックミラー８１３，８１４と、反射ミラー８１５，８１６，８１７と、入射レンズ８１８と、リレーレンズ８１９と、出射レンズ８２０と、液晶光変調装置８２２，８２３，８２４と、クロスダイクロイックプリズム８２５と、投写レンズ８２６とを備えている。

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。青色光、緑色光反射のダイクロイックミラー８１３は、光源８１０からの光束のうちの赤色光を透過させると共に、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、上記実施形態の液晶装置を備えた赤色光用液晶光変調装置８２２に入射される。

一方、ダイクロイックミラー８１３で反射された色光のうち緑色光は、緑色光反射のダイクロイックミラー８１４によって反射され、上述の本発明の一例たる液晶装置を備えた緑色光用液晶光変調装置８２３に入射される。なお、青色光は、第２のダイクロイックミラー８１４も透過する。青色光に対しては、光路長が緑色光及び赤色光とは異なるのを補償するために、入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９、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、これを介して青色光が上述の本発明の一例たる液晶装置を備えた青色光用液晶光変調装置８２４に入射される。

各光変調装置により変調された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。このプリズムは４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に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十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって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、投写光学系である投写レンズ８２６によってスクリーン８２７上に投写され、画像が拡大されて表示される。

以上のような構造を有する投射型表示装置は、上記実施形態の液晶装置を液晶光変調装置８２２，８２３，８２４に適用することによって、焼き付きの発生を抑制し、表示品質を長期に渡って維持することが可能である。

９…画素電極 １０…ＴＦＴアレイ基板（基板） ２０…対向基板 １０Ａ，２０Ａ…基板本体 ２１…共通電極 ４０，６０…配向層 ４１…無機配向膜 ４２…空孔 ４３，４３ａ…カラム ４４…有機配向膜 ４５…段差部（凸部） ４６…凹部 ５０…液晶層 ５０ａ，５０ｂ…液晶分子

Claims (11)

1. 一方の面に凸部を備えた基板と、
   前記基板の前記一方の面間に配置された液晶層と、
   前記基板と前記液晶層との間に配置され、前記基板の前記一方の面に対して傾斜したカラム構造を有する無機配向膜と、
   有機配向膜と、を備え、
   前記無機配向膜は、前記凸部の側面のうち前記カラム構造の傾斜する方向に面していない部分と接するような位置に、前記カラム構造の少なくとも一部の厚みが薄くなる凹部を有し、
   前記有機配向膜は、前記凹部に配置されていることを特徴とする液晶装置。
2. 前記有機配向膜の厚みは、前記凹部における前記液晶層の配向状態が前記凹部とは異なる位置における前記液晶層の配向状態と異なる配向状態になるような厚みであることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記有機配向膜の厚みは、前記凹部における前記液晶層の配向状態が前記凹部とは異なる位置における前記液晶層の配向状態と同じ配向状態になるような厚みであることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
4. 前記有機配向膜は、前記凹部に配置された部分と、前記凹部とは異なる位置に配置された部分とを有することを特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
5. 前記有機配向膜は、有機シラン化合物であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液晶装置。
6. 一方の面に凸部を備えた基板の前記一方の面間に液晶層を配置した液晶装置の製造方法であって、
   前記基板の前記一方の面に、前記一方の面に対して傾斜した方向から無機物を蒸着することによって、前記一方の面に対して傾斜したカラム構造を有する無機配向膜を形成する工程と、
   前記無機配向膜を形成する工程よりも後に、前記基板の前記一方の面に、有機配向膜を形成する工程と、を含み、
   前記無機配向膜は、前記凸部の側面のうち前記カラム構造の傾斜する方向に面していない部分と接するような位置に、前記カラム構造の少なくとも一部の厚みが薄くなる凹部を有し、
   前記有機配向膜は、前記凹部に配置されていることを特徴とする液晶装置の製造方法。
7. 前記有機配向膜の厚みは、前記凹部における前記液晶層の配向状態が前記凹部とは異なる位置における前記液晶層の配向状態と異なる配向状態になるような厚みであることを特徴とする請求項６に記載の液晶装置の製造方法。
8. 前記有機配向膜の厚みは、前記凹部における前記液晶層の配向状態が前記凹部とは異なる位置における前記液晶層の配向状態と同じ配向状態になるような厚みであることを特徴とする請求項６に記載の液晶装置の製造方法。
9. 前記有機配向膜は、前記凹部に配置された部分と、前記凹部とは異なる位置に配置された部分とを有することを特徴とする請求項８に記載の液晶装置の製造方法。
10. 有機シラン化合物を用いて前記有機配向膜を形成することを特徴とする請求項６〜９の何れか一項に記載の液晶装置の製造方法。
11. 請求項１〜５の何れか一項に記載の液晶装置又は請求項６〜１０の何れか一項に記載の方法を用いて製造さ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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