液晶装置、液晶装置の製造方法、電子機器
【課題】液晶層における液晶分子の初期配向状態が安定した略垂直配向型の液晶装置、液晶装置の製造方法、該液晶装置を備えた電子機器を提供すること。
【解決手段】液晶装置１５０は、一対の基板間に挟持された負の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶層５０と、一対の基板のそれぞれに設けられ、液晶分子ＬＣにプレチルトを与えて垂直配向させる配向膜１８，２４と、反応性メソゲンを有する液晶モノマー１９ａ，２５ａの光重合物からなり、配向膜１８，２４と液晶層５０との間に形成された配向制御膜１９，２５と、基板と配向膜１８，２４との間で配向膜１８，２４に接して設けられた光透過性の光触媒膜１５ｂ，２３ｂと、を備えた。
【解決手段】液晶装置１５０は、一対の基板間に挟持された負の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶層５０と、一対の基板のそれぞれに設けられ、液晶分子ＬＣにプレチルトを与えて垂直配向させる配向膜１８，２４と、反応性メソゲンを有する液晶モノマー１９ａ，２５ａの光重合物からなり、配向膜１８，２４と液晶層５０との間に形成された配向制御膜１９，２５と、基板と配向膜１８，２４との間で配向膜１８，２４に接して設けられた光透過性の光触媒膜１５ｂ，２３ｂと、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置、液晶装置の製造方法、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記液晶装置として、画素領域に液晶ドメインを形成するための陥没パターンを含むドメイン形成層および画素電極を含む第１基板と、該第１基板と対向する全面に形成された共通電極を含む第２基板と、該第１基板と該第２基板との間に介在され、液晶ドメインを形成する液晶分子を固定させる反応性メソゲンを有する液晶層と、を含む表示装置が知られている（特許文献１）。
【０００３】
上記表示装置の製造方法によれば、第１基板と第２基板との間に液晶層を介在させた状態で画素電極と共通電極との間に電圧を印加して電界を発生させ、液晶分子がプレチルトした状態で、第１基板と第２基板に光を照射する。光は例えば紫外線であって、液晶層中の反応性メソゲンモノマーが光反応して重合し、反応性メソゲン硬化物（ＲＭ硬化物）が形成される。ＲＭ硬化物は、画素電極上や共通電極上に設けられた配向膜と該配向膜に接する液晶分子との間に形成される。このようなＲＭ硬化物の形成により、液晶分子が不整な配向状態となることを低減して安定した表示性能を実現しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８１８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の表示装置は、負の誘電異方性を有する液晶分子からなる液晶を用い、上記配向膜は、液晶分子を垂直配向させる垂直配向物質を含むものであるとしている。
負の誘電異方性を有する液晶分子を垂直配向させる配向膜としては、例えばポリイミドなどの有機配向膜や酸化シリコンなどの無機材料を基板面に対して例えば斜め蒸着して得られた無機配向膜が挙げられる。
一方、第１基板には画素電極だけでなく、画素電極をスイッチング制御するためのトランジスターを含む画素回路などが設けられる。第２基板には共通電極だけでなく画素を光学的に区画するための遮光部（ブラックマトリクス；ＢＭ）などが設けられる。したがって、第１基板側または第２基板側から液晶層に光を照射しても上記画素回路や上記遮光部などによって光が遮られ、配向膜と液晶層との界面において反応性メソゲンモノマーを効率よく硬化させることが難しい。
とりわけ、上述した無機配向膜を用いた場合には、無機配向膜は上記有機配向膜に比べて光（紫外線）を容易に透過するので、無機配向膜に接する液晶分子との間において反応性メソゲンモノマーを効率よく硬化させることが難しいという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例の液晶装置は、一対の基板間に挟持された負の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方に設けられ、前記液晶分子にプレチルトを与えて垂直配向させる配向膜と、反応性メソゲンを有する液晶モノマーの光重合物からなり、前記配向膜と前記液晶層との間に形成された配向制御膜と、前記基板と前記配向膜との間で前記配向膜に接して設けられた光透過性の光触媒膜と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、光触媒膜によって液晶モノマーの光重合が効率よく進むので、配向膜と液晶層との界面において配向制御膜がムラなく形成され、安定した光学特性を有する液晶装置を提供できる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例の液晶装置において、前記一対の基板の前記液晶層に面する側にそれぞれ設けられた電極を有し、前記電極が導電性を有する前記光触媒膜であることを特徴とする。
この構成によれば、電極が光触媒性能を有しているので、電極とは別に光触媒膜を設ける場合に比べて液晶装置の構成が複雑にならない。
【００１０】
［適用例３］上記適用例の液晶装置において、前記一対の基板の前記液晶層に面する側にそれぞれ設けられた電極を有し、前記電極と前記配向膜との間に前記光触媒膜が設けられているとしてもよい。
この構成によれば、電極に比べて光触媒膜の導電性が低い（電気抵抗が高い）場合でも、電極側において所望の電気抵抗を確保することができる。言い換えれば、光触媒膜における導電性を気にしなくてもよいので、光触媒膜を構成する材料の選択範囲を広げることができる。
【００１１】
［適用例４］上記適用例の液晶装置において、前記光触媒膜は、酸化亜鉛を含む透明導電膜であることを特徴とする。
この構成によれば、光透過性と導電性とを兼ね備えた光触媒膜を実現できる。
【００１２】
［適用例５］上記適用例の液晶装置において、前記配向膜が物理気相成長法を用いて形成された無機配向膜であることを特徴とする。
この構成によれば、無機配向膜を用いても負の誘電異方性を有する液晶分子の配向制御を安定的に可能とする配向制御膜を備えた液晶装置を提供できる。
【００１３】
［適用例６］本適用例の液晶装置の製造方法は、一対の基板のそれぞれに光透過性の光触媒膜を形成する光触媒膜形成工程と、前記光触媒膜上に負の誘電異方性を有する液晶分子にプレチルトを与えて垂直配向させる配向膜を形成する配向膜形成工程と、前記一対の基板間に前記液晶分子と反応性メソゲンを有する液晶モノマーとを含む液晶を充填する液晶充填工程と、前記一対の基板間に挟持された前記液晶に光を照射して前記液晶モノマーを重合させ、前記配向膜と前記液晶との間に配向制御膜を形成する配向制御膜形成工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
この方法によれば、基板と配向膜との間に予め光透過性の光触媒膜を形成するので、配向制御膜形成工程において、配向膜と液晶との界面において効率よく配向制御膜を形成することができる。つまり、負の誘電異方性を有する液晶分子の配向制御を安定的に可能とする配向制御膜を備えた液晶装置を効率よく製造できる。
【００１５】
［適用例７］上記適用例の液晶装置の製造方法において、前記光触媒膜形成工程は、導電性の前記光触媒膜を成膜しパターニングすることにより、前記光触媒膜からなる電極を形成することを特徴とする。
この方法によれば、光触媒性能を有する電極を形成するので、電極とは別に光触媒膜を形成する場合に比べて液晶装置の製造工程が複雑にならない。
【００１６】
［適用例８］上記適用例の液晶装置の製造方法において、前記光触媒膜形成工程は、導電膜と導電性の前記光触媒膜とを順に成膜しパターニングすることにより、前記導電膜と前記光触媒膜とが積層された電極を形成するとしてもよい。
この方法によれば、導電膜に比べて光触媒膜の導電性が低い（電気抵抗が高い）場合でも、形成された電極において所望の電気抵抗を確保することができる。言い換えれば、光触媒膜における導電性を気にしなくてもよいので、光触媒膜を構成する材料の選択範囲を広げることができる。これにより、光触媒膜形成工程では、例えば生産性などを考慮した光触媒膜材料を選択可能となる。例えば材料が安価、低温での成膜が可能で成膜に関わるエネルギー消費を抑えることができるなどである。
【００１７】
［適用例９］上記適用例の液晶装置の製造方法において、前記光触媒膜は、酸化亜鉛を含む透明導電膜であることを特徴とする。
この方法によれば、光透過性と導電性とを兼ね備えた光触媒膜を形成できる。
【００１８】
［適用例１０］本適用例の電子機器は、上記適用例の液晶装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、安定した電気光学特性を有する液晶装置を備え、優れた表示品質を有する電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）は第１実施形態の液晶装置の構成を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ’線で切った概略断面図。
【図２】第１実施形態の液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図。
【図３】第１実施形態の液晶装置における無機配向膜の形成状態と液晶分子の配向状態とを示す概略断面図。
【図４】素子基板における配向制御膜および液晶分子の配向状態を示す模式図。
【図５】第１実施形態の液晶装置の製造方法を示すフローチャート。
【図６】第１実施形態の液晶装置の製造方法における配向制御膜形成工程を示す概略図断面。
【図７】第２実施形態の液晶装置の構成を示す概略断面図。
【図８】電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。
【００２１】
なお、以下の形態において、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。
【００２２】
（第１実施形態）
本実施形態では、薄膜トランジスター（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）を画素のスイッチング素子として備えたアクティブマトリクス型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば後述する投射型表示装置（液晶プロジェクター）の光変調素子（液晶ライトバルブ）として好適に用いることができるものである。
【００２３】
＜液晶装置＞
まず、本実施形態の液晶装置について、図１および図２を参照して説明する。図１（ａ）は液晶装置の構成を示す概略平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＨ−Ｈ’線で切った概略断面図、図２は液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。
【００２４】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、一対の基板のうちの一方の基板としての素子基板１０と、他方の基板としての対向基板２０と、これら一対の基板によって挟持された液晶層５０とを有する。素子基板１０および対向基板２０は、透明な例えば石英などのガラス基板が用いられている。
【００２５】
素子基板１０は対向基板２０よりも一回り大きく、両基板は、額縁状に配置されたシール材４０を介して接合され、その隙間に負の誘電異方性を有する液晶が封入されて液晶層５０を構成している。シール材４０は、例えば熱硬化性または紫外線硬化性のエポキシ樹脂などの接着剤が採用されている。シール材４０には、一対の基板の間隔を一定に保持するためのスペーサー（図示省略）が混入されている。
【００２６】
額縁状に配置されたシール材４０の内側には、同じく額縁状に遮光膜２１が設けられている。遮光膜２１は、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などからなり、遮光膜２１の内側が複数の画素Ｐを有する表示領域Ｅとなっている。図１では詳細な図示を省略したが、遮光膜２１は表示領域Ｅにおいて画素Ｐをそれぞれ平面的に区分するように対向基板２０側に設けられている。
【００２７】
素子基板１０の１辺部に沿ったシール材４０との間にデータ線駆動回路１０１が設けられている。また、該１辺部に対向する他の１辺部に沿ったシール材４０の内側に検査回路１０３が設けられている。さらに、該１辺部と直交し互いに対向する他の２辺部に沿ったシール材４０の内側に走査線駆動回路１０２が設けられている。該１辺部と対向する他の１辺部のシール材４０の内側には、２つの走査線駆動回路１０２を繋ぐ複数の配線１０５が設けられている。これらデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０２に繋がる配線は、該１辺部に沿って配列した複数の外部接続端子１０４に接続されている。
以降、該１辺部に沿った方向をＸ方向とし、該１辺部と直交し互いに対向する他の２辺部に沿った方向をＹ方向として説明する。
なお、検査回路１０３の配置はこれに限定されず、データ線駆動回路１０１と表示領域Ｅとの間のシール材４０の内側に沿った位置に設けてもよい。
【００２８】
図１（ｂ）に示すように、素子基板１０の液晶層５０側の表面には、画素Ｐごとに設けられた光透過性を有する画素電極１５およびスイッチング素子としての薄膜トランジスター３０を含む画素回路と、配向膜１８とが形成されている。
【００２９】
対向基板２０の液晶層５０側の表面には、遮光膜２１と、これを覆うように成膜された層間膜層２２と、層間膜層２２を覆うように設けられた光透過性を有する共通電極２３と、共通電極２３を覆う配向膜２４とが設けられている。
【００３０】
遮光膜２１は、図１（ａ）に示すように平面的にデータ線駆動回路１０１や走査線駆動回路１０２、検査回路１０３と重なる位置において額縁状に設けられている。これにより対向基板２０側から入射する光を遮蔽して、これらの駆動回路を含む周辺回路の光による誤動作を防止する役目を果たしている。また、不必要な迷光が表示領域Ｅに入射しないように遮蔽して、表示領域Ｅの表示における高いコントラストを確保している。
【００３１】
層間膜層２２は、例えば酸化シリコンなどの無機材料からなり、光透過性を有して遮光膜２１を覆うように設けられている。このような層間膜層２２の形成方法としては、例えばプラズマＣＶＤ法などを用いて上記無機材料を成膜する方法が挙げられる。
【００３２】
共通電極２３は、層間膜層２２を覆うと共に、図１（ａ）に示すように対向基板２０の四隅に設けられた上下導通部１０６により素子基板１０側の配線に電気的に接続している。
【００３３】
画素電極１５を覆う配向膜１８および共通電極２３を覆う配向膜２４は、ＳｉＯｘ（酸化シリコン）などの無機材料を物理気相成長法を用いて成膜されたものである。物理気相成長法としては、配向膜１８，２４が形成される基板と、無機材料を放出する放出源とを該基板の法線方向に対して傾斜させて配置して成膜を行うものであって、斜方蒸着法、斜方スパッタ法などが挙げられる。このような配向膜１８，２４の形成方法によれば、配向膜１８，２４の表面に対してプレチルトを与えた状態で液晶分子を垂直配向させることができる。さらに、本実施形態では、配向膜１８，２４の表面に対して液晶分子がプレチルトを与えられて垂直配向する状態がより安定するように配向膜１８，２４と液晶層５０との界面に配向制御膜が設けられている。配向制御膜は、液晶層５０中に加えた反応性メソゲンを有する液晶モノマーを、液晶層５０に光（例えば紫外線）を照射することにより重合させたものである。配向制御膜の詳細については後述する。
以降、液晶分子にプレチルトを与えて垂直配向させることを「略垂直配向」あるいは「略垂直配向処理」と呼ぶ。
【００３４】
図２に示すように、液晶装置１００は、少なくとも表示領域Ｅにおいて互いに絶縁されて直交する複数の走査線３ａおよび複数のデータ線６ａと、走査線３ａに対して一定の間隔を置いて平行するように配置された容量線３ｂとを有する。
【００３５】
走査線３ａとデータ線６ａならびに容量線３ｂと、これらの信号線類により区分された領域に、ＴＦＴ３０と、保持容量１６とが設けられ、これらが画素Ｐの画素回路を構成している。
【００３６】
ＴＦＴ３０のゲートは走査線３ａに電気的に接続され、ＴＦＴ３０のソースはデータ線６ａに電気的に接続されている。画素電極１５はＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されている。
データ線６ａはデータ線駆動回路１０１（図１参照）に接続されており、データ線駆動回路１０１から供給される画像信号Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎを画素Ｐに供給する。走査線３ａは走査線駆動回路１０２（図１参照）に接続されており、走査線駆動回路１０２から供給される走査信号ＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣｍを各画素Ｐに供給する。データ線駆動回路１０１からデータ線６ａに供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、この順に列順次で供給してもよく、互いに隣接する複数のデータ線６ａ同士に対してグループごとに供給してもよい。走査線駆動回路１０２は、走査線３ａに対して、走査信号ＳＣ１〜ＳＣｍを所定のタイミングで、互いに重複しないパルス信号として順次供給する。
【００３７】
液晶装置１００は、スイッチング素子であるＴＦＴ３０が走査信号ＳＣ１〜ＳＣｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線６ａから供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎが所定のタイミングで画素電極１５に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極１５を介して液晶層５０に供給された所定レベルの画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、画素電極１５と液晶層５０を介して対向配置された共通電極２３との間で一定期間保持される。
保持された画像信号Ｄ１〜Ｄｎがリークするのを防止するため、画素電極１５と共通電極２３との間に形成される液晶容量と並列に保持容量１６が接続されている。保持容量１６は、ＴＦＴ３０のドレインと容量線３ｂとの間に設けられている。
【００３８】
なお、図１（ａ）に示した検査回路１０３には、データ線６ａが接続されており、液晶装置１００の製造過程において、上記画像信号を検出することで液晶装置１００の動作欠陥などを確認できる構成となっているが、図２の等価回路では省略している。また、検査回路１０３は、上記画像信号をサンプリングしてデータ線６ａに供給するサンプリング回路、データ線６ａに所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して供給するプリチャージ回路を含むものとしてもよい。
【００３９】
このような液晶装置１００は透過型であって、画素Ｐが非駆動時に明表示となるノーマリーホワイトモードや、非駆動時に暗表示となるノーマリーブラックモードの光学設計が採用される。光の入射側と射出側とにそれぞれ偏光素子が光学設計に応じて配置されて用いられる。
【００４０】
次に、液晶装置１００における液晶分子の配向状態について、図３を参照して説明する。図３は液晶装置における無機配向膜の形成状態と液晶分子の配向状態とを示す概略断面図である。
図３に示すように、液晶装置１００における画素電極１５および共通電極２３の表面には、酸化シリコンを物理気相成長法の一例である斜方蒸着法により斜め蒸着して得られた配向膜１８および配向膜２４が形成されている。具体的には、液晶層５０に面した基板面に対する蒸着方向の角度θｂはおよそ４５°である。このような斜め蒸着により基板面には蒸着方向に向って酸化シリコンの結晶体が柱状に成長する。この柱状結晶体をカラム１８ａ，２４ａと呼ぶ。配向膜１８，２４はこのようなカラム１８ａ，２４ａの集合体である。また、基板面に対するカラム１８ａ，２４ａの成長方向の角度θｃは蒸着方向の角度θｂと必ずしも一致せず、この場合およそ７０°となっている。
【００４１】
このような配向膜１８，２４の表面において略垂直配向する液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐはおよそ８５°である。また、基板面の法線方向から見た液晶分子ＬＣのプレチルトの方向すなわち方位角方向は、配向膜１８，２４における斜め蒸着の平面的な蒸着方向と同じである。略垂直配向処理の上記方位角方向は、液晶装置１００の光学設計条件に基づいて適宜設定される。
【００４２】
対向配置された素子基板１０および対向基板２０ならびにこれら一対の基板間に挟持された液晶層５０を含めたものを液晶パネル１１０と呼ぶ。液晶装置１００は、液晶パネル１１０の光の入射側と射出側とにそれぞれ配置された偏光素子４１，４２を有して用いられる。また、偏光素子４１，４２は、偏光素子４１，４２のうちの一方の透過軸または吸収軸がＸ方向またはＹ方向に対して平行となるように、且つ互いの透過軸または吸収軸が直交するように液晶パネル１１０に対してそれぞれ配置されている。
【００４３】
本実施形態では、表示領域Ｅにおいて偏光素子４１，４２の透過軸または吸収軸に対して液晶分子ＬＣのプレチルトの方位角θａが４５°で交差するように略垂直配向処理が施されている。より具体的には、図１（ａ）に示すように、素子基板１０においては、破線で示した矢印の方位角方向（紙面の右上から左下に向かう方向）から斜め蒸着が行われている。一方、対向基板２０においては、素子基板１０に対して対向配置された状態を想定したときに、実線で示した矢印の方位角方向（紙面の左下から右上に向かう方向）から斜め蒸着が行われている。
【００４４】
なお、液晶パネル１１０に対する光の入射方向は、図３に示すように素子基板１０側から入射することに限定されない。また、光の入射側または射出側に位相差板などの光学補償素子を備える構成としてもよい。
【００４５】
次に、図４を参照して配向制御膜について説明する。図４は素子基板における配向制御膜および液晶分子の配向状態を示す模式図である。
【００４６】
図４に示すように、素子基板１０の画素電極１５上には斜方蒸着法によって酸化シリコンの結晶体からなるカラム１８ａが形成され、複数のカラム１８ａの集合体からなる配向膜１８が設けられている。配向膜１８と液晶層５０との界面において反応性メソゲンを有する液晶モノマー１９ａの重合体である配向制御膜１９が構成されている。
【００４７】
液晶モノマー１９ａは、酸化シリコンからなるカラム１８ａの表面における水酸基（ＯＨ基）から水素（Ｈ）が離脱することで活性化された酸素との間で結合すると考えられる。そしてカラム１８ａの集合体である配向膜１８に対してほぼ一定の角度を持って互いに結合して配向制御膜１９を構成している。
液晶分子ＬＣは、配向制御膜１９における液晶モノマー１９ａの配列に倣うように配向する。つまり、液晶分子ＬＣが単独に配向膜１８に対して配向する場合に比べて、液晶分子ＬＣの初期配向における方位角θａとプレチルト角θｐとが少なくとも安定するので、安定した電気光学特性が得られる。
【００４８】
なお、図４では分かり易く説明するため、画素電極１５上に複数のカラム１８ａが間隔を置いて配置されているが、実際にはカラム１８ａは密集した状態で形成されている。また、隣り合って配列した液晶モノマー１９ａの間に液晶分子ＬＣが入り込んで配列した状態となっているが、これに限定されるものではない。
配向制御膜１９は、配向膜１８と液晶層５０との界面において重合した液晶モノマー１９ａの単分子層からなるものが好ましいが、重合して成長した複数分子層からなるものとしてもよい。
また、液晶モノマー１９ａはカラム１８ａに結合することに限らず、カラム１８ａの間において画素電極１５が露出した部分があれば、当該露出部分にも結合することは可能である。
【００４９】
このような配向制御膜１９は、素子基板１０側だけでなく、同様にして対向基板２０の液晶層５０に面する側にも設けられている。いずれの場合にも、液晶層５０に面する側においてムラなく形成されていることが好ましいことは言うまでもない。
【００５０】
一方、反応性メソゲンを有する液晶モノマー１９ａを重合させる方法としては、素子基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層５０に対して、紫外線などの光を照射して光重合させる方法が挙げられる。しかしながら、前述したように素子基板１０には画素電極１５を駆動制御するための画素回路が設けられている。対向基板２０には画素Ｐを区画する遮光膜２１が設けられている。これらの画素回路や遮光膜２１などによって照射された光が遮光されるため、液晶モノマー１９ａを効率よく光重合させ、ムラなく配向制御膜１９を形成することが難しいという課題がある。
【００５１】
そこで、本実施形態では、素子基板１０の画素電極１５および対向基板２０の共通電極２３が光触媒機能を有している。具体的には、ＺｎＯ（酸化亜鉛）を用いて画素電極１５および共通電極２３が形成されている。
【００５２】
光触媒材料は特定の波長の光を吸収して電子を励起させる性質があり、発生した励起電子とホールは光触媒材料表面に到達すると、酸素や水と化合して様々なラジカル種を発生させる。このラジカル種が主として酸化作用を示すことが知られている。
このような光触媒材料としてチタン（Ｔｉ）の酸化物を挙げることはできるが、チタンの酸化物は導電性を示さない。また、光触媒作用において、液晶分子ＬＣが分解されるなどの悪影響を及ぼすおそれがあるので、画素電極１５や共通電極２３として採用できない。言い換えれば、光透過性と導電性とを兼ね備え、液晶分子ＬＣに影響を及ぼさない範囲で液晶モノマー１９ａの光重合を促進させる光触媒材料としてＺｎＯ（酸化亜鉛）を含む透明導電膜が好ましい。
【００５３】
＜液晶装置の製造方法＞
次に、本実施形態の液晶装置の製造方法について、図５および図６を参照して説明する。図５は液晶装置の製造方法を示すフローチャート、図６は液晶装置の製造方法における配向制御膜形成工程を示す概略図断面である。
【００５４】
図５に示すように、液晶装置１００の製造方法は、素子基板１０側において、画素電極１５を形成する画素電極形成工程（ステップＳ１）と、配向膜１８を形成する配向膜形成工程（ステップＳ２）とを備えている。また、対向基板２０側において、共通電極２３を形成する共通電極形成工程（ステップＳ３）と、配向膜２４を形成する配向膜形成工程（ステップＳ４）とを備えている。さらに、配向膜がそれぞれ形成された素子基板１０と対向基板２０との間に液晶を充填する液晶充填工程（ステップＳ５）と、配向制御膜形成工程（ステップＳ６）とを備えている。
【００５５】
ステップＳ１の画素電極形成工程では、素子基板１０の表面を覆うようにＺｎＯ（酸化亜鉛）からなる導電膜を蒸着法やスパッタ法などを用いて成膜する。成膜されたＺｎＯ膜をフォトリソグラフィ法を用いてパターニングすることにより、画素Ｐごとの画素電極１５を形成する。ＺｎＯ膜の厚みはおよそ１０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲が好ましい。これにより、光透過性と導電性とを兼ね備えた画素電極１５を形成することができる。
なお、素子基板１０に画素電極１５以外のＴＦＴ３０を含む画素回路を形成する方法としては、公知の方法を採用することができる。そして、ステップＳ２へ進む。
【００５６】
ステップＳ２の配向膜形成工程では、前述したように、光学設計に基づいた素子基板１０に対する方位角θａおよび蒸着角度θｂの方向から酸化シリコンを斜め蒸着して、酸化シリコンの結晶体からなるカラム１８ａを素子基板１０上に成長させて配向膜１８を形成する（図１、図３参照）。配向膜１８の膜厚はおよそ５０ｎｍである。
【００５７】
一方で、ステップＳ３の共通電極形成工程は、対向基板２０の表面を覆うようにＺｎＯ（酸化亜鉛）からなる導電膜を蒸着法やスパッタ法などを用いて成膜する。成膜されたＺｎＯ膜をフォトリソグラフィ法を用いてパターニングすることにより、共通電極２３を形成する。ＺｎＯ膜の厚みは画素電極１５と同様におよそ１０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲が好ましい。これにより、光透過性と導電性とを兼ね備えた共通電極２３を形成することができる。ただし、共通電極２３は少なくとも表示領域Ｅに亘って対向基板２０の表面を覆うように形成する必要があるので、電気抵抗を考慮する場合には、画素電極１５に比べて膜厚を厚くしておくことが好ましい。
【００５８】
ステップＳ４の配向膜形成工程では、前述したように、光学設計に基づいた対向基板２０に対する方位角θａおよび蒸着角度θｂの方向から酸化シリコンを斜め蒸着して、酸化シリコンの結晶体からなるカラム２４ａを対向基板２０上に成長させて配向膜２４を形成する（図１、図３参照）。配向膜２４の膜厚はおよそ５０ｎｍである。
【００５９】
ステップＳ５の液晶充填工程では、素子基板１０と対向基板２０のうちいずれか一方にシール材４０を例えば印刷法や吐出法を用いて所定の位置に配置する。素子基板１０と対向基板２０とを所定の間隔をおいて対向配置してシール材４０を硬化させる。そして、素子基板１０と対向基板２０との隙間に負の誘電異方性を有する液晶分子ＬＣと反応性メソゲンを有する液晶モノマー１９ａとを含む液晶を注入する。液晶の注入方法としては、例えば素子基板１０と対向基板２０との隙間を減圧してシール材４０に設けられた注入口から液晶を該隙間に注入する真空注入法が挙げられる。シール材４０に設けられた注入口は液晶注入後に例えば紫外線硬化型の接着剤を用いて封止される。なお、液晶の充填方法としてはこれに限定されず、シール材４０を額縁状に配置してこれを土手とし、シール材４０で囲まれた内側に減圧下で上記液晶を滴下した後に素子基板１０と対向基板２０とを貼り合わせる、所謂ＯＤＦ（One Drop Fill）法を用いてもよい。
【００６０】
反応性メソゲンを有する液晶モノマー１９ａとしては、紫外線などの光の照射により生じたラジカル種によって重合が開始されるラジカル重合性モノマーが用いられる。
【００６１】
ラジカル重合性モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステルなど、下記化１、化２、化３に示すような、反応性メソゲンを有する液晶性骨格を備えたものが好ましい。下記化１〜化３のＲ１やＲ２の末端基は、少なくとも一方がアクリレート、メタクリレート、ビニル、ビニロキシ、エポキシなどの重合基である。
【００６２】
【化１】
【００６３】
【化２】
【００６４】
【化３】
【００６５】
これらのラジカル重合性モノマーすなわち液晶モノマー１９ａの液晶中における含有率は０．１ｗｔ％〜１．０ｗｔ％が好ましい。これによれば、ラジカル重合性モノマーが液晶性骨格を有することにより、例えば、ラジカル重合性モノマーの重合物が液晶層５０中に残った場合でも、液晶分子ＬＣの配向に悪影響を及ぼすことを抑えることができる。
また、重合開始剤を液晶モノマー１９ａとほぼ同量の０．１ｗｔ％〜１．０ｗｔ％添加して、より効率的に光重合が促進されるようにしてもよい。
【００６６】
ステップＳ６の配向制御膜形成工程では、図６に示すように、素子基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層５０を有する液晶パネル１１０に対して光を照射する。光の照射により液晶層５０中に含まれた液晶モノマー１９ａが重合して、配向膜１８，２４と液晶層５０との界面にそれぞれ配向制御膜１９，２５が形成される。
光は、およそ４００ｎｍ以下の波長の紫外線を含む光である。このような光を発する光源としては、キセノンランプ、水銀ランプ、ハロゲンランプなどが挙げられる。
光の照射条件としては、例えば温度は２０℃〜４０℃であり、液晶層５０が物性的に等方性とならず液晶相を示す温度範囲内で光が照射される。温度が高い方が重合が進み易い。ランプ光量は５ｍＷ〜１０ｍＷ／ｃｍ2、照射時間が５分〜２０分である。
なお、光の照射は、図６に示すように液晶パネル１１０の対向基板２０側から液晶層５０に入射するように行うことに限定されず、素子基板１０側からでもよいし、素子基板１０側と対向基板２０側の両方から光を入射させてもよい。
【００６７】
以上に述べた上記実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）画素電極１５および共通電極２３は、光触媒材料であるＺｎＯ（酸化亜鉛）を含む透明導電膜（光触媒膜）からなる。したがって、配向制御膜形成工程において、紫外線を含む光を液晶パネル１１０に照射すれば、画素電極１５および共通電極２３の光触媒作用により励起電子とホールが発生する。発生した励起電子やホールにより配向膜１８，２４と液晶層５０との界面において酸素や水素などと反応してラジカル種が生じ、重合基を有する液晶モノマー１９ａが効率的に重合してムラが少ない配向制御膜１９，２５を形成することができる。すなわち、液晶分子ＬＣの初期的な略垂直配向状態（方位角θａとプレチルト角θｐ）が安定的に確保され、所望の電気光学特性を有する液晶装置１００を提供または製造できる。
【００６８】
（２）光触媒材料としてＺｎＯ（酸化亜鉛）を用いているので、チタンの酸化物を用いる場合に比べて、光透過性と導電性とを兼ね備えた画素電極１５および共通電極２３とし、且つ光照射で液晶分子ＬＣが分解するなどの悪影響が生じない。
【００６９】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の液晶装置について図７を参照して説明する。図７は第２実施形態の液晶装置の構成を示す概略断面図である。なお、第１実施形態と同じ構成には同じ符号を付して詳細の説明は省略する。第２実施形態の液晶装置は、第１実施形態と同様に画素Ｐのスイッチング素子としてＴＦＴ３０を備えたアクティブマトリクス型および透過型の液晶装置である。
【００７０】
図７に示すように、本実施形態の液晶装置１５０は、対向配置された素子基板１０および対向基板２０と、両基板間に挟持された液晶層５０とを有する。
素子基板１０の画素電極１５を覆うように配向膜１８が設けられている。配向膜１８は、酸化シリコンなどの無機材料を物理気相成長法により画素電極１５上に結晶化させて形成されたカラム１８ａの集合体である。
対向基板２０の共通電極２３を覆うように配向膜２４が設けられている。配向膜２４は、配向膜１８と同様に酸化シリコンなどの無機材料を物理気相成長法により共通電極２３上に結晶化させて形成されたカラム２４ａの集合体である。
配向膜１８，２４と液晶層５０との界面には、反応性メソゲンを有する液晶モノマー１９ａ，２５ａが光重合して得られた配向制御膜１９，２５が形成されている。
【００７１】
本実施形態において画素電極１５は、例えばＩＴＯやＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）からなる透明導電膜１５ａと、光触媒膜１５ｂとが積層されたものである。光触媒膜１５ｂが配向膜１８と接するように積層されている。
【００７２】
共通電極２３も同様に、例えばＩＴＯやＩＺＯからなる透明導電膜２３ａと、光触媒膜２３ｂとが積層されたものである。光触媒膜２３ｂが配向膜２４と接するように積層されている。
【００７３】
光触媒膜１５ｂ，２３ｂは、ＺｎＯ（酸化亜鉛）を含む透明導電膜であって、膜厚は５ｎｍ〜５０ｎｍである。なお、ＩＴＯやＩＺＯからなる透明導電膜も光触媒作用を示すことが知られているが、その性能はＺｎＯ（酸化亜鉛）よりも劣っており、ＩＴＯやＩＺＯ単独では本実施形態の液晶モノマー１９ａの光重合が促進されないことが確認されている。
【００７４】
このような液晶装置１５０の製造方法は、前述した第１実施形態の液晶装置１００の製造方法を適用することができる。第１実施形態と異なる部分としては、画素電極１５および共通電極２３の形成工程において、ＩＴＯやＩＺＯからなる透明導電膜とＺｎＯを含む光触媒膜とを積層して成膜した後に、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングを行い、画素電極１５や共通電極２３を形成する。
【００７５】
以上に述べた第２実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）および（２）に加えて、以下の効果が得られる。
（３）光触媒膜１５ｂ，２３ｂは光触媒材料としてＺｎＯを用いている。ＺｎＯはＩＴＯやＩＺＯに比べて光透過性や導電性において劣る。言い換えれば、ＩＴＯやＩＺＯはＺｎＯに比べて光透過性や導電性に優れている。画素電極１５および共通電極２３は、ＩＴＯやＩＺＯからなる透明導電膜１５ａ，２３ａに光触媒膜１５ｂ，２３ｂが積層されているので、第１実施形態に比べて画素電極１５や共通電極２３における電気抵抗と透過率とを確保し易い。
【００７６】
（第３実施形態）
次に、本実施形態の電子機器について図８を参照して説明する。図８は電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略図である。
【００７７】
図８に示すように、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置１０００は、システム光軸Ｌに沿って配置された偏光照明装置１１００と、光分離素子としての２つのダイクロイックミラー１１０４，１１０５と、３つの反射ミラー１１０６，１１０７，１１０８と、５つのリレーレンズ１２０１，１２０２，１２０３，１２０４，１２０５と、３つの光変調手段としての透過型の液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム１２０６と、投射レンズ１２０７とを備えている。
【００７８】
偏光照明装置１１００は、超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット１１０１と、インテグレーターレンズ１１０２と、偏光変換素子１１０３とから概略構成されている。
【００７９】
ダイクロイックミラー１１０４は、偏光照明装置１１００から射出された偏光光束のうち、赤色光（Ｒ）を反射させ、緑色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）とを透過させる。もう１つのダイクロイックミラー１１０５は、ダイクロイックミラー１１０４を透過した緑色光（Ｇ）を反射させ、青色光（Ｂ）を透過させる。
【００８０】
ダイクロイックミラー１１０４で反射した赤色光（Ｒ）は、反射ミラー１１０６で反射した後にリレーレンズ１２０５を経由して液晶ライトバルブ１２１０に入射する。
ダイクロイックミラー１１０５で反射した緑色光（Ｇ）は、リレーレンズ１２０４を経由して液晶ライトバルブ１２２０に入射する。
ダイクロイックミラー１１０５を透過した青色光（Ｂ）は、３つのリレーレンズ１２０１，１２０２，１２０３と２つの反射ミラー１１０７，１１０８とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ１２３０に入射する。
【００８１】
液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０は、クロスダイクロイックプリズム１２０６の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０に入射した色光は、映像情報（映像信号）に基づいて変調されクロスダイクロイックプリズム１２０６に向けて射出される。このプリズムは、４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色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合成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ１２０７によってスクリーン１３００上に投射され、画像が拡大されて表示される。
【００８２】
液晶ライトバルブ１２１０は、上述した液晶装置１００または液晶装置１５０が適用されたものである。液晶装置１００，１５０は、色光の入射側と射出側とにおいてクロスニコルに配置された一対の偏光素子の間に隙間を置いて配置されている。他の液晶ライトバルブ１２２０，１２３０も同様である。
【００８３】
このような投射型表示装置１０００によれば、液晶層５０における液晶分子ＬＣの初期配向状態が安定し所望の電気光学特性が得られる液晶装置１００または液晶装置１５０を備えているので、高い表示品位が実現されている。
【００８４】
上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
【００８５】
（変形例１）上記第１実施形態の液晶装置１００における画素電極１５および共通電極２３の構成は、これに限定されない。例えば、Ｚｎ（亜鉛）を主体として微量のＡｌ（アルミニウム）を含む酸化物（ＡＺＯ）としてもよい。これによれば、導電性を改善できる。
【００８６】
（変形例２）上記第２実施形態の液晶装置１５０における画素電極１５および共通電極２３の構成は、これに限定されない。例えば、ＩＴＯやＩＺＯからなる透明導電膜１５ａ，２３ａに積層された光触媒膜１５ｂ、２３ｂは、光触媒作用を奏する膜厚が確保されていれば、導電性を有するＺｎＯなどの光触媒材料でなくてもよく、液晶分子ＬＣへ悪影響を及ぼさない絶縁性の光触媒材料を用いることもできる。
【００８７】
（変形例３）液晶装置１００，１５０における配向膜１８，２４は無機配向膜に限定されない。例えば、光反応性の有機膜に紫外線などの光を配向方向に基づいて照射して略垂直配向処理が施された有機配向膜を用いても、本発明を適用することができる。
【００８８】
（変形例４）液晶装置１００，１５０の製造方法における配向制御膜形成工程は、これに限定されない。液晶パネル１１０における液晶分子ＬＣの初期的な配向状態（方位角θａ、プレチルト角θｐ）は、光学設計や配向膜１８，２４の形成方法に依存する。例えば所望のプレチルト角θｐを実現するために、画素電極１５と共通電極２３との間に電圧を印加して電界を発生させた状態で、液晶パネル１１０に光を照射して配向制御膜１９，２５を形成してもよい。上記電圧の印加によってプレチルト角θｐの調整が可能と考えられる。
【００８９】
（変形例５）液晶装置１００，１５０における配向制御膜１９，２５の構成は、これに限定されない。例えば、素子基板１０と対向基板２０とのうち一方に配向制御膜を有し、他方には配向制御膜が無い構成としても、配向制御膜を設けた側において効果を奏する。
つまり、一対の基板の一方において光触媒膜と配向膜および配向制御膜を有する構成とすればよい。
【００９０】
（変形例６）液晶装置１００，１５０は透過型に限定されない。画素電極１５が光反射性を有する反射型の液晶装置１００であっても、本発明を適用することができる。光反射性を有する画素電極１５の構成としては、例えばＡｌ（アルミニウム）などの光反射性を有する導電膜と光透過性の光触媒膜１５ｂとを積層したものが挙げられる。
【００９１】
（変形例７）上記液晶装置１００または液晶装置１５０が適用される電子機器は、投射型表示装置１０００に限定されない。例えば、投射型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）や直視型のＨＭＤ（ヘッドマウントディプレイ）、または電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、電子手帳、ＰＯＳなどの情報端末機器の表示部として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００９２】
１０…基板としての素子基板、１５…電極としての画素電極、１５ｂ…光触媒膜、１８…配向膜、１９…配向制御膜、１９ａ…液晶モノマー、２０…基板としての対向基板、２３…電極としての共通電極、２３ｂ…光触媒膜、２４…配向膜、２５…配向制御膜、２５ａ…液晶モノマー、５０…液晶層、１００…液晶装置、１０００…電子機器としての投射型表示装置、ＬＣ…液晶分子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置、液晶装置の製造方法、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記液晶装置として、画素領域に液晶ドメインを形成するための陥没パターンを含むドメイン形成層および画素電極を含む第１基板と、該第１基板と対向する全面に形成された共通電極を含む第２基板と、該第１基板と該第２基板との間に介在され、液晶ドメインを形成する液晶分子を固定させる反応性メソゲンを有する液晶層と、を含む表示装置が知られている（特許文献１）。
【０００３】
上記表示装置の製造方法によれば、第１基板と第２基板との間に液晶層を介在させた状態で画素電極と共通電極との間に電圧を印加して電界を発生させ、液晶分子がプレチルトした状態で、第１基板と第２基板に光を照射する。光は例えば紫外線であって、液晶層中の反応性メソゲンモノマーが光反応して重合し、反応性メソゲン硬化物（ＲＭ硬化物）が形成される。ＲＭ硬化物は、画素電極上や共通電極上に設けられた配向膜と該配向膜に接する液晶分子との間に形成される。このようなＲＭ硬化物の形成により、液晶分子が不整な配向状態となることを低減して安定した表示性能を実現しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８１８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の表示装置は、負の誘電異方性を有する液晶分子からなる液晶を用い、上記配向膜は、液晶分子を垂直配向させる垂直配向物質を含むものであるとしている。
負の誘電異方性を有する液晶分子を垂直配向させる配向膜としては、例えばポリイミドなどの有機配向膜や酸化シリコンなどの無機材料を基板面に対して例えば斜め蒸着して得られた無機配向膜が挙げられる。
一方、第１基板には画素電極だけでなく、画素電極をスイッチング制御するためのトランジスターを含む画素回路などが設けられる。第２基板には共通電極だけでなく画素を光学的に区画するための遮光部（ブラックマトリクス；ＢＭ）などが設けられる。したがって、第１基板側または第２基板側から液晶層に光を照射しても上記画素回路や上記遮光部などによって光が遮られ、配向膜と液晶層との界面において反応性メソゲンモノマーを効率よく硬化させることが難しい。
とりわけ、上述した無機配向膜を用いた場合には、無機配向膜は上記有機配向膜に比べて光（紫外線）を容易に透過するので、無機配向膜に接する液晶分子との間において反応性メソゲンモノマーを効率よく硬化させることが難しいという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例の液晶装置は、一対の基板間に挟持された負の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方に設けられ、前記液晶分子にプレチルトを与えて垂直配向させる配向膜と、反応性メソゲンを有する液晶モノマーの光重合物からなり、前記配向膜と前記液晶層との間に形成された配向制御膜と、前記基板と前記配向膜との間で前記配向膜に接して設けられた光透過性の光触媒膜と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、光触媒膜によって液晶モノマーの光重合が効率よく進むので、配向膜と液晶層との界面において配向制御膜がムラなく形成され、安定した光学特性を有する液晶装置を提供できる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例の液晶装置において、前記一対の基板の前記液晶層に面する側にそれぞれ設けられた電極を有し、前記電極が導電性を有する前記光触媒膜であることを特徴とする。
この構成によれば、電極が光触媒性能を有しているので、電極とは別に光触媒膜を設ける場合に比べて液晶装置の構成が複雑にならない。
【００１０】
［適用例３］上記適用例の液晶装置において、前記一対の基板の前記液晶層に面する側にそれぞれ設けられた電極を有し、前記電極と前記配向膜との間に前記光触媒膜が設けられているとしてもよい。
この構成によれば、電極に比べて光触媒膜の導電性が低い（電気抵抗が高い）場合でも、電極側において所望の電気抵抗を確保することができる。言い換えれば、光触媒膜における導電性を気にしなくてもよいので、光触媒膜を構成する材料の選択範囲を広げることができる。
【００１１】
［適用例４］上記適用例の液晶装置において、前記光触媒膜は、酸化亜鉛を含む透明導電膜であることを特徴とする。
この構成によれば、光透過性と導電性とを兼ね備えた光触媒膜を実現できる。
【００１２】
［適用例５］上記適用例の液晶装置において、前記配向膜が物理気相成長法を用いて形成された無機配向膜であることを特徴とする。
この構成によれば、無機配向膜を用いても負の誘電異方性を有する液晶分子の配向制御を安定的に可能とする配向制御膜を備えた液晶装置を提供できる。
【００１３】
［適用例６］本適用例の液晶装置の製造方法は、一対の基板のそれぞれに光透過性の光触媒膜を形成する光触媒膜形成工程と、前記光触媒膜上に負の誘電異方性を有する液晶分子にプレチルトを与えて垂直配向させる配向膜を形成する配向膜形成工程と、前記一対の基板間に前記液晶分子と反応性メソゲンを有する液晶モノマーとを含む液晶を充填する液晶充填工程と、前記一対の基板間に挟持された前記液晶に光を照射して前記液晶モノマーを重合させ、前記配向膜と前記液晶との間に配向制御膜を形成する配向制御膜形成工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
この方法によれば、基板と配向膜との間に予め光透過性の光触媒膜を形成するので、配向制御膜形成工程において、配向膜と液晶との界面において効率よく配向制御膜を形成することができる。つまり、負の誘電異方性を有する液晶分子の配向制御を安定的に可能とする配向制御膜を備えた液晶装置を効率よく製造できる。
【００１５】
［適用例７］上記適用例の液晶装置の製造方法において、前記光触媒膜形成工程は、導電性の前記光触媒膜を成膜しパターニングすることにより、前記光触媒膜からなる電極を形成することを特徴とする。
この方法によれば、光触媒性能を有する電極を形成するので、電極とは別に光触媒膜を形成する場合に比べて液晶装置の製造工程が複雑にならない。
【００１６】
［適用例８］上記適用例の液晶装置の製造方法において、前記光触媒膜形成工程は、導電膜と導電性の前記光触媒膜とを順に成膜しパターニングすることにより、前記導電膜と前記光触媒膜とが積層された電極を形成するとしてもよい。
この方法によれば、導電膜に比べて光触媒膜の導電性が低い（電気抵抗が高い）場合でも、形成された電極において所望の電気抵抗を確保することができる。言い換えれば、光触媒膜における導電性を気にしなくてもよいので、光触媒膜を構成する材料の選択範囲を広げることができる。これにより、光触媒膜形成工程では、例えば生産性などを考慮した光触媒膜材料を選択可能となる。例えば材料が安価、低温での成膜が可能で成膜に関わるエネルギー消費を抑えることができるなどである。
【００１７】
［適用例９］上記適用例の液晶装置の製造方法において、前記光触媒膜は、酸化亜鉛を含む透明導電膜であることを特徴とする。
この方法によれば、光透過性と導電性とを兼ね備えた光触媒膜を形成できる。
【００１８】
［適用例１０］本適用例の電子機器は、上記適用例の液晶装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、安定した電気光学特性を有する液晶装置を備え、優れた表示品質を有する電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）は第１実施形態の液晶装置の構成を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ’線で切った概略断面図。
【図２】第１実施形態の液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図。
【図３】第１実施形態の液晶装置における無機配向膜の形成状態と液晶分子の配向状態とを示す概略断面図。
【図４】素子基板における配向制御膜および液晶分子の配向状態を示す模式図。
【図５】第１実施形態の液晶装置の製造方法を示すフローチャート。
【図６】第１実施形態の液晶装置の製造方法における配向制御膜形成工程を示す概略図断面。
【図７】第２実施形態の液晶装置の構成を示す概略断面図。
【図８】電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。
【００２１】
なお、以下の形態において、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。
【００２２】
（第１実施形態）
本実施形態では、薄膜トランジスター（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）を画素のスイッチング素子として備えたアクティブマトリクス型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば後述する投射型表示装置（液晶プロジェクター）の光変調素子（液晶ライトバルブ）として好適に用いることができるものである。
【００２３】
＜液晶装置＞
まず、本実施形態の液晶装置について、図１および図２を参照して説明する。図１（ａ）は液晶装置の構成を示す概略平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＨ−Ｈ’線で切った概略断面図、図２は液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。
【００２４】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、一対の基板のうちの一方の基板としての素子基板１０と、他方の基板としての対向基板２０と、これら一対の基板によって挟持された液晶層５０とを有する。素子基板１０および対向基板２０は、透明な例えば石英などのガラス基板が用いられている。
【００２５】
素子基板１０は対向基板２０よりも一回り大きく、両基板は、額縁状に配置されたシール材４０を介して接合され、その隙間に負の誘電異方性を有する液晶が封入されて液晶層５０を構成している。シール材４０は、例えば熱硬化性または紫外線硬化性のエポキシ樹脂などの接着剤が採用されている。シール材４０には、一対の基板の間隔を一定に保持するためのスペーサー（図示省略）が混入されている。
【００２６】
額縁状に配置されたシール材４０の内側には、同じく額縁状に遮光膜２１が設けられている。遮光膜２１は、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などからなり、遮光膜２１の内側が複数の画素Ｐを有する表示領域Ｅとなっている。図１では詳細な図示を省略したが、遮光膜２１は表示領域Ｅにおいて画素Ｐをそれぞれ平面的に区分するように対向基板２０側に設けられている。
【００２７】
素子基板１０の１辺部に沿ったシール材４０との間にデータ線駆動回路１０１が設けられている。また、該１辺部に対向する他の１辺部に沿ったシール材４０の内側に検査回路１０３が設けられている。さらに、該１辺部と直交し互いに対向する他の２辺部に沿ったシール材４０の内側に走査線駆動回路１０２が設けられている。該１辺部と対向する他の１辺部のシール材４０の内側には、２つの走査線駆動回路１０２を繋ぐ複数の配線１０５が設けられている。これらデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０２に繋がる配線は、該１辺部に沿って配列した複数の外部接続端子１０４に接続されている。
以降、該１辺部に沿った方向をＸ方向とし、該１辺部と直交し互いに対向する他の２辺部に沿った方向をＹ方向として説明する。
なお、検査回路１０３の配置はこれに限定されず、データ線駆動回路１０１と表示領域Ｅとの間のシール材４０の内側に沿った位置に設けてもよい。
【００２８】
図１（ｂ）に示すように、素子基板１０の液晶層５０側の表面には、画素Ｐごとに設けられた光透過性を有する画素電極１５およびスイッチング素子としての薄膜トランジスター３０を含む画素回路と、配向膜１８とが形成されている。
【００２９】
対向基板２０の液晶層５０側の表面には、遮光膜２１と、これを覆うように成膜された層間膜層２２と、層間膜層２２を覆うように設けられた光透過性を有する共通電極２３と、共通電極２３を覆う配向膜２４とが設けられている。
【００３０】
遮光膜２１は、図１（ａ）に示すように平面的にデータ線駆動回路１０１や走査線駆動回路１０２、検査回路１０３と重なる位置において額縁状に設けられている。これにより対向基板２０側から入射する光を遮蔽して、これらの駆動回路を含む周辺回路の光による誤動作を防止する役目を果たしている。また、不必要な迷光が表示領域Ｅに入射しないように遮蔽して、表示領域Ｅの表示における高いコントラストを確保している。
【００３１】
層間膜層２２は、例えば酸化シリコンなどの無機材料からなり、光透過性を有して遮光膜２１を覆うように設けられている。このような層間膜層２２の形成方法としては、例えばプラズマＣＶＤ法などを用いて上記無機材料を成膜する方法が挙げられる。
【００３２】
共通電極２３は、層間膜層２２を覆うと共に、図１（ａ）に示すように対向基板２０の四隅に設けられた上下導通部１０６により素子基板１０側の配線に電気的に接続している。
【００３３】
画素電極１５を覆う配向膜１８および共通電極２３を覆う配向膜２４は、ＳｉＯｘ（酸化シリコン）などの無機材料を物理気相成長法を用いて成膜されたものである。物理気相成長法としては、配向膜１８，２４が形成される基板と、無機材料を放出する放出源とを該基板の法線方向に対して傾斜させて配置して成膜を行うものであって、斜方蒸着法、斜方スパッタ法などが挙げられる。このような配向膜１８，２４の形成方法によれば、配向膜１８，２４の表面に対してプレチルトを与えた状態で液晶分子を垂直配向させることができる。さらに、本実施形態では、配向膜１８，２４の表面に対して液晶分子がプレチルトを与えられて垂直配向する状態がより安定するように配向膜１８，２４と液晶層５０との界面に配向制御膜が設けられている。配向制御膜は、液晶層５０中に加えた反応性メソゲンを有する液晶モノマーを、液晶層５０に光（例えば紫外線）を照射することにより重合させたものである。配向制御膜の詳細については後述する。
以降、液晶分子にプレチルトを与えて垂直配向させることを「略垂直配向」あるいは「略垂直配向処理」と呼ぶ。
【００３４】
図２に示すように、液晶装置１００は、少なくとも表示領域Ｅにおいて互いに絶縁されて直交する複数の走査線３ａおよび複数のデータ線６ａと、走査線３ａに対して一定の間隔を置いて平行するように配置された容量線３ｂとを有する。
【００３５】
走査線３ａとデータ線６ａならびに容量線３ｂと、これらの信号線類により区分された領域に、ＴＦＴ３０と、保持容量１６とが設けられ、これらが画素Ｐの画素回路を構成している。
【００３６】
ＴＦＴ３０のゲートは走査線３ａに電気的に接続され、ＴＦＴ３０のソースはデータ線６ａに電気的に接続されている。画素電極１５はＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されている。
データ線６ａはデータ線駆動回路１０１（図１参照）に接続されており、データ線駆動回路１０１から供給される画像信号Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎを画素Ｐに供給する。走査線３ａは走査線駆動回路１０２（図１参照）に接続されており、走査線駆動回路１０２から供給される走査信号ＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣｍを各画素Ｐに供給する。データ線駆動回路１０１からデータ線６ａに供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、この順に列順次で供給してもよく、互いに隣接する複数のデータ線６ａ同士に対してグループごとに供給してもよい。走査線駆動回路１０２は、走査線３ａに対して、走査信号ＳＣ１〜ＳＣｍを所定のタイミングで、互いに重複しないパルス信号として順次供給する。
【００３７】
液晶装置１００は、スイッチング素子であるＴＦＴ３０が走査信号ＳＣ１〜ＳＣｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線６ａから供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎが所定のタイミングで画素電極１５に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極１５を介して液晶層５０に供給された所定レベルの画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、画素電極１５と液晶層５０を介して対向配置された共通電極２３との間で一定期間保持される。
保持された画像信号Ｄ１〜Ｄｎがリークするのを防止するため、画素電極１５と共通電極２３との間に形成される液晶容量と並列に保持容量１６が接続されている。保持容量１６は、ＴＦＴ３０のドレインと容量線３ｂとの間に設けられている。
【００３８】
なお、図１（ａ）に示した検査回路１０３には、データ線６ａが接続されており、液晶装置１００の製造過程において、上記画像信号を検出することで液晶装置１００の動作欠陥などを確認できる構成となっているが、図２の等価回路では省略している。また、検査回路１０３は、上記画像信号をサンプリングしてデータ線６ａに供給するサンプリング回路、データ線６ａに所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して供給するプリチャージ回路を含むものとしてもよい。
【００３９】
このような液晶装置１００は透過型であって、画素Ｐが非駆動時に明表示となるノーマリーホワイトモードや、非駆動時に暗表示となるノーマリーブラックモードの光学設計が採用される。光の入射側と射出側とにそれぞれ偏光素子が光学設計に応じて配置されて用いられる。
【００４０】
次に、液晶装置１００における液晶分子の配向状態について、図３を参照して説明する。図３は液晶装置における無機配向膜の形成状態と液晶分子の配向状態とを示す概略断面図である。
図３に示すように、液晶装置１００における画素電極１５および共通電極２３の表面には、酸化シリコンを物理気相成長法の一例である斜方蒸着法により斜め蒸着して得られた配向膜１８および配向膜２４が形成されている。具体的には、液晶層５０に面した基板面に対する蒸着方向の角度θｂはおよそ４５°である。このような斜め蒸着により基板面には蒸着方向に向って酸化シリコンの結晶体が柱状に成長する。この柱状結晶体をカラム１８ａ，２４ａと呼ぶ。配向膜１８，２４はこのようなカラム１８ａ，２４ａの集合体である。また、基板面に対するカラム１８ａ，２４ａの成長方向の角度θｃは蒸着方向の角度θｂと必ずしも一致せず、この場合およそ７０°となっている。
【００４１】
このような配向膜１８，２４の表面において略垂直配向する液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐはおよそ８５°である。また、基板面の法線方向から見た液晶分子ＬＣのプレチルトの方向すなわち方位角方向は、配向膜１８，２４における斜め蒸着の平面的な蒸着方向と同じである。略垂直配向処理の上記方位角方向は、液晶装置１００の光学設計条件に基づいて適宜設定される。
【００４２】
対向配置された素子基板１０および対向基板２０ならびにこれら一対の基板間に挟持された液晶層５０を含めたものを液晶パネル１１０と呼ぶ。液晶装置１００は、液晶パネル１１０の光の入射側と射出側とにそれぞれ配置された偏光素子４１，４２を有して用いられる。また、偏光素子４１，４２は、偏光素子４１，４２のうちの一方の透過軸または吸収軸がＸ方向またはＹ方向に対して平行となるように、且つ互いの透過軸または吸収軸が直交するように液晶パネル１１０に対してそれぞれ配置されている。
【００４３】
本実施形態では、表示領域Ｅにおいて偏光素子４１，４２の透過軸または吸収軸に対して液晶分子ＬＣのプレチルトの方位角θａが４５°で交差するように略垂直配向処理が施されている。より具体的には、図１（ａ）に示すように、素子基板１０においては、破線で示した矢印の方位角方向（紙面の右上から左下に向かう方向）から斜め蒸着が行われている。一方、対向基板２０においては、素子基板１０に対して対向配置された状態を想定したときに、実線で示した矢印の方位角方向（紙面の左下から右上に向かう方向）から斜め蒸着が行われている。
【００４４】
なお、液晶パネル１１０に対する光の入射方向は、図３に示すように素子基板１０側から入射することに限定されない。また、光の入射側または射出側に位相差板などの光学補償素子を備える構成としてもよい。
【００４５】
次に、図４を参照して配向制御膜について説明する。図４は素子基板における配向制御膜および液晶分子の配向状態を示す模式図である。
【００４６】
図４に示すように、素子基板１０の画素電極１５上には斜方蒸着法によって酸化シリコンの結晶体からなるカラム１８ａが形成され、複数のカラム１８ａの集合体からなる配向膜１８が設けられている。配向膜１８と液晶層５０との界面において反応性メソゲンを有する液晶モノマー１９ａの重合体である配向制御膜１９が構成されている。
【００４７】
液晶モノマー１９ａは、酸化シリコンからなるカラム１８ａの表面における水酸基（ＯＨ基）から水素（Ｈ）が離脱することで活性化された酸素との間で結合すると考えられる。そしてカラム１８ａの集合体である配向膜１８に対してほぼ一定の角度を持って互いに結合して配向制御膜１９を構成している。
液晶分子ＬＣは、配向制御膜１９における液晶モノマー１９ａの配列に倣うように配向する。つまり、液晶分子ＬＣが単独に配向膜１８に対して配向する場合に比べて、液晶分子ＬＣの初期配向における方位角θａとプレチルト角θｐとが少なくとも安定するので、安定した電気光学特性が得られる。
【００４８】
なお、図４では分かり易く説明するため、画素電極１５上に複数のカラム１８ａが間隔を置いて配置されているが、実際にはカラム１８ａは密集した状態で形成されている。また、隣り合って配列した液晶モノマー１９ａの間に液晶分子ＬＣが入り込んで配列した状態となっているが、これに限定されるものではない。
配向制御膜１９は、配向膜１８と液晶層５０との界面において重合した液晶モノマー１９ａの単分子層からなるものが好ましいが、重合して成長した複数分子層からなるものとしてもよい。
また、液晶モノマー１９ａはカラム１８ａに結合することに限らず、カラム１８ａの間において画素電極１５が露出した部分があれば、当該露出部分にも結合することは可能である。
【００４９】
このような配向制御膜１９は、素子基板１０側だけでなく、同様にして対向基板２０の液晶層５０に面する側にも設けられている。いずれの場合にも、液晶層５０に面する側においてムラなく形成されていることが好ましいことは言うまでもない。
【００５０】
一方、反応性メソゲンを有する液晶モノマー１９ａを重合させる方法としては、素子基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層５０に対して、紫外線などの光を照射して光重合させる方法が挙げられる。しかしながら、前述したように素子基板１０には画素電極１５を駆動制御するための画素回路が設けられている。対向基板２０には画素Ｐを区画する遮光膜２１が設けられている。これらの画素回路や遮光膜２１などによって照射された光が遮光されるため、液晶モノマー１９ａを効率よく光重合させ、ムラなく配向制御膜１９を形成することが難しいという課題がある。
【００５１】
そこで、本実施形態では、素子基板１０の画素電極１５および対向基板２０の共通電極２３が光触媒機能を有している。具体的には、ＺｎＯ（酸化亜鉛）を用いて画素電極１５および共通電極２３が形成されている。
【００５２】
光触媒材料は特定の波長の光を吸収して電子を励起させる性質があり、発生した励起電子とホールは光触媒材料表面に到達すると、酸素や水と化合して様々なラジカル種を発生させる。このラジカル種が主として酸化作用を示すことが知られている。
このような光触媒材料としてチタン（Ｔｉ）の酸化物を挙げることはできるが、チタンの酸化物は導電性を示さない。また、光触媒作用において、液晶分子ＬＣが分解されるなどの悪影響を及ぼすおそれがあるので、画素電極１５や共通電極２３として採用できない。言い換えれば、光透過性と導電性とを兼ね備え、液晶分子ＬＣに影響を及ぼさない範囲で液晶モノマー１９ａの光重合を促進させる光触媒材料としてＺｎＯ（酸化亜鉛）を含む透明導電膜が好ましい。
【００５３】
＜液晶装置の製造方法＞
次に、本実施形態の液晶装置の製造方法について、図５および図６を参照して説明する。図５は液晶装置の製造方法を示すフローチャート、図６は液晶装置の製造方法における配向制御膜形成工程を示す概略図断面である。
【００５４】
図５に示すように、液晶装置１００の製造方法は、素子基板１０側において、画素電極１５を形成する画素電極形成工程（ステップＳ１）と、配向膜１８を形成する配向膜形成工程（ステップＳ２）とを備えている。また、対向基板２０側において、共通電極２３を形成する共通電極形成工程（ステップＳ３）と、配向膜２４を形成する配向膜形成工程（ステップＳ４）とを備えている。さらに、配向膜がそれぞれ形成された素子基板１０と対向基板２０との間に液晶を充填する液晶充填工程（ステップＳ５）と、配向制御膜形成工程（ステップＳ６）とを備えている。
【００５５】
ステップＳ１の画素電極形成工程では、素子基板１０の表面を覆うようにＺｎＯ（酸化亜鉛）からなる導電膜を蒸着法やスパッタ法などを用いて成膜する。成膜されたＺｎＯ膜をフォトリソグラフィ法を用いてパターニングすることにより、画素Ｐごとの画素電極１５を形成する。ＺｎＯ膜の厚みはおよそ１０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲が好ましい。これにより、光透過性と導電性とを兼ね備えた画素電極１５を形成することができる。
なお、素子基板１０に画素電極１５以外のＴＦＴ３０を含む画素回路を形成する方法としては、公知の方法を採用することができる。そして、ステップＳ２へ進む。
【００５６】
ステップＳ２の配向膜形成工程では、前述したように、光学設計に基づいた素子基板１０に対する方位角θａおよび蒸着角度θｂの方向から酸化シリコンを斜め蒸着して、酸化シリコンの結晶体からなるカラム１８ａを素子基板１０上に成長させて配向膜１８を形成する（図１、図３参照）。配向膜１８の膜厚はおよそ５０ｎｍである。
【００５７】
一方で、ステップＳ３の共通電極形成工程は、対向基板２０の表面を覆うようにＺｎＯ（酸化亜鉛）からなる導電膜を蒸着法やスパッタ法などを用いて成膜する。成膜されたＺｎＯ膜をフォトリソグラフィ法を用いてパターニングすることにより、共通電極２３を形成する。ＺｎＯ膜の厚みは画素電極１５と同様におよそ１０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲が好ましい。これにより、光透過性と導電性とを兼ね備えた共通電極２３を形成することができる。ただし、共通電極２３は少なくとも表示領域Ｅに亘って対向基板２０の表面を覆うように形成する必要があるので、電気抵抗を考慮する場合には、画素電極１５に比べて膜厚を厚くしておくことが好ましい。
【００５８】
ステップＳ４の配向膜形成工程では、前述したように、光学設計に基づいた対向基板２０に対する方位角θａおよび蒸着角度θｂの方向から酸化シリコンを斜め蒸着して、酸化シリコンの結晶体からなるカラム２４ａを対向基板２０上に成長させて配向膜２４を形成する（図１、図３参照）。配向膜２４の膜厚はおよそ５０ｎｍである。
【００５９】
ステップＳ５の液晶充填工程では、素子基板１０と対向基板２０のうちいずれか一方にシール材４０を例えば印刷法や吐出法を用いて所定の位置に配置する。素子基板１０と対向基板２０とを所定の間隔をおいて対向配置してシール材４０を硬化させる。そして、素子基板１０と対向基板２０との隙間に負の誘電異方性を有する液晶分子ＬＣと反応性メソゲンを有する液晶モノマー１９ａとを含む液晶を注入する。液晶の注入方法としては、例えば素子基板１０と対向基板２０との隙間を減圧してシール材４０に設けられた注入口から液晶を該隙間に注入する真空注入法が挙げられる。シール材４０に設けられた注入口は液晶注入後に例えば紫外線硬化型の接着剤を用いて封止される。なお、液晶の充填方法としてはこれに限定されず、シール材４０を額縁状に配置してこれを土手とし、シール材４０で囲まれた内側に減圧下で上記液晶を滴下した後に素子基板１０と対向基板２０とを貼り合わせる、所謂ＯＤＦ（One Drop Fill）法を用いてもよい。
【００６０】
反応性メソゲンを有する液晶モノマー１９ａとしては、紫外線などの光の照射により生じたラジカル種によって重合が開始されるラジカル重合性モノマーが用いられる。
【００６１】
ラジカル重合性モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステルなど、下記化１、化２、化３に示すような、反応性メソゲンを有する液晶性骨格を備えたものが好ましい。下記化１〜化３のＲ１やＲ２の末端基は、少なくとも一方がアクリレート、メタクリレート、ビニル、ビニロキシ、エポキシなどの重合基である。
【００６２】
【化１】
【００６３】
【化２】
【００６４】
【化３】
【００６５】
これらのラジカル重合性モノマーすなわち液晶モノマー１９ａの液晶中における含有率は０．１ｗｔ％〜１．０ｗｔ％が好ましい。これによれば、ラジカル重合性モノマーが液晶性骨格を有することにより、例えば、ラジカル重合性モノマーの重合物が液晶層５０中に残った場合でも、液晶分子ＬＣの配向に悪影響を及ぼすことを抑えることができる。
また、重合開始剤を液晶モノマー１９ａとほぼ同量の０．１ｗｔ％〜１．０ｗｔ％添加して、より効率的に光重合が促進されるようにしてもよい。
【００６６】
ステップＳ６の配向制御膜形成工程では、図６に示すように、素子基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層５０を有する液晶パネル１１０に対して光を照射する。光の照射により液晶層５０中に含まれた液晶モノマー１９ａが重合して、配向膜１８，２４と液晶層５０との界面にそれぞれ配向制御膜１９，２５が形成される。
光は、およそ４００ｎｍ以下の波長の紫外線を含む光である。このような光を発する光源としては、キセノンランプ、水銀ランプ、ハロゲンランプなどが挙げられる。
光の照射条件としては、例えば温度は２０℃〜４０℃であり、液晶層５０が物性的に等方性とならず液晶相を示す温度範囲内で光が照射される。温度が高い方が重合が進み易い。ランプ光量は５ｍＷ〜１０ｍＷ／ｃｍ2、照射時間が５分〜２０分である。
なお、光の照射は、図６に示すように液晶パネル１１０の対向基板２０側から液晶層５０に入射するように行うことに限定されず、素子基板１０側からでもよいし、素子基板１０側と対向基板２０側の両方から光を入射させてもよい。
【００６７】
以上に述べた上記実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）画素電極１５および共通電極２３は、光触媒材料であるＺｎＯ（酸化亜鉛）を含む透明導電膜（光触媒膜）からなる。したがって、配向制御膜形成工程において、紫外線を含む光を液晶パネル１１０に照射すれば、画素電極１５および共通電極２３の光触媒作用により励起電子とホールが発生する。発生した励起電子やホールにより配向膜１８，２４と液晶層５０との界面において酸素や水素などと反応してラジカル種が生じ、重合基を有する液晶モノマー１９ａが効率的に重合してムラが少ない配向制御膜１９，２５を形成することができる。すなわち、液晶分子ＬＣの初期的な略垂直配向状態（方位角θａとプレチルト角θｐ）が安定的に確保され、所望の電気光学特性を有する液晶装置１００を提供または製造できる。
【００６８】
（２）光触媒材料としてＺｎＯ（酸化亜鉛）を用いているので、チタンの酸化物を用いる場合に比べて、光透過性と導電性とを兼ね備えた画素電極１５および共通電極２３とし、且つ光照射で液晶分子ＬＣが分解するなどの悪影響が生じない。
【００６９】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の液晶装置について図７を参照して説明する。図７は第２実施形態の液晶装置の構成を示す概略断面図である。なお、第１実施形態と同じ構成には同じ符号を付して詳細の説明は省略する。第２実施形態の液晶装置は、第１実施形態と同様に画素Ｐのスイッチング素子としてＴＦＴ３０を備えたアクティブマトリクス型および透過型の液晶装置である。
【００７０】
図７に示すように、本実施形態の液晶装置１５０は、対向配置された素子基板１０および対向基板２０と、両基板間に挟持された液晶層５０とを有する。
素子基板１０の画素電極１５を覆うように配向膜１８が設けられている。配向膜１８は、酸化シリコンなどの無機材料を物理気相成長法により画素電極１５上に結晶化させて形成されたカラム１８ａの集合体である。
対向基板２０の共通電極２３を覆うように配向膜２４が設けられている。配向膜２４は、配向膜１８と同様に酸化シリコンなどの無機材料を物理気相成長法により共通電極２３上に結晶化させて形成されたカラム２４ａの集合体である。
配向膜１８，２４と液晶層５０との界面には、反応性メソゲンを有する液晶モノマー１９ａ，２５ａが光重合して得られた配向制御膜１９，２５が形成されている。
【００７１】
本実施形態において画素電極１５は、例えばＩＴＯやＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）からなる透明導電膜１５ａと、光触媒膜１５ｂとが積層されたものである。光触媒膜１５ｂが配向膜１８と接するように積層されている。
【００７２】
共通電極２３も同様に、例えばＩＴＯやＩＺＯからなる透明導電膜２３ａと、光触媒膜２３ｂとが積層されたものである。光触媒膜２３ｂが配向膜２４と接するように積層されている。
【００７３】
光触媒膜１５ｂ，２３ｂは、ＺｎＯ（酸化亜鉛）を含む透明導電膜であって、膜厚は５ｎｍ〜５０ｎｍである。なお、ＩＴＯやＩＺＯからなる透明導電膜も光触媒作用を示すことが知られているが、その性能はＺｎＯ（酸化亜鉛）よりも劣っており、ＩＴＯやＩＺＯ単独では本実施形態の液晶モノマー１９ａの光重合が促進されないことが確認されている。
【００７４】
このような液晶装置１５０の製造方法は、前述した第１実施形態の液晶装置１００の製造方法を適用することができる。第１実施形態と異なる部分としては、画素電極１５および共通電極２３の形成工程において、ＩＴＯやＩＺＯからなる透明導電膜とＺｎＯを含む光触媒膜とを積層して成膜した後に、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングを行い、画素電極１５や共通電極２３を形成する。
【００７５】
以上に述べた第２実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）および（２）に加えて、以下の効果が得られる。
（３）光触媒膜１５ｂ，２３ｂは光触媒材料としてＺｎＯを用いている。ＺｎＯはＩＴＯやＩＺＯに比べて光透過性や導電性において劣る。言い換えれば、ＩＴＯやＩＺＯはＺｎＯに比べて光透過性や導電性に優れている。画素電極１５および共通電極２３は、ＩＴＯやＩＺＯからなる透明導電膜１５ａ，２３ａに光触媒膜１５ｂ，２３ｂが積層されているので、第１実施形態に比べて画素電極１５や共通電極２３における電気抵抗と透過率とを確保し易い。
【００７６】
（第３実施形態）
次に、本実施形態の電子機器について図８を参照して説明する。図８は電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略図である。
【００７７】
図８に示すように、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置１０００は、システム光軸Ｌに沿って配置された偏光照明装置１１００と、光分離素子としての２つのダイクロイックミラー１１０４，１１０５と、３つの反射ミラー１１０６，１１０７，１１０８と、５つのリレーレンズ１２０１，１２０２，１２０３，１２０４，１２０５と、３つの光変調手段としての透過型の液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム１２０６と、投射レンズ１２０７とを備えている。
【００７８】
偏光照明装置１１００は、超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット１１０１と、インテグレーターレンズ１１０２と、偏光変換素子１１０３とから概略構成されている。
【００７９】
ダイクロイックミラー１１０４は、偏光照明装置１１００から射出された偏光光束のうち、赤色光（Ｒ）を反射させ、緑色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）とを透過させる。もう１つのダイクロイックミラー１１０５は、ダイクロイックミラー１１０４を透過した緑色光（Ｇ）を反射させ、青色光（Ｂ）を透過させる。
【００８０】
ダイクロイックミラー１１０４で反射した赤色光（Ｒ）は、反射ミラー１１０６で反射した後にリレーレンズ１２０５を経由して液晶ライトバルブ１２１０に入射する。
ダイクロイックミラー１１０５で反射した緑色光（Ｇ）は、リレーレンズ１２０４を経由して液晶ライトバルブ１２２０に入射する。
ダイクロイックミラー１１０５を透過した青色光（Ｂ）は、３つのリレーレンズ１２０１，１２０２，１２０３と２つの反射ミラー１１０７，１１０８とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ１２３０に入射する。
【００８１】
液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０は、クロスダイクロイックプリズム１２０６の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０に入射した色光は、映像情報（映像信号）に基づいて変調されクロスダイクロイックプリズム１２０６に向けて射出される。このプリズムは、４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色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合成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ１２０７によってスクリーン１３００上に投射され、画像が拡大されて表示される。
【００８２】
液晶ライトバルブ１２１０は、上述した液晶装置１００または液晶装置１５０が適用されたものである。液晶装置１００，１５０は、色光の入射側と射出側とにおいてクロスニコルに配置された一対の偏光素子の間に隙間を置いて配置されている。他の液晶ライトバルブ１２２０，１２３０も同様である。
【００８３】
このような投射型表示装置１０００によれば、液晶層５０における液晶分子ＬＣの初期配向状態が安定し所望の電気光学特性が得られる液晶装置１００または液晶装置１５０を備えているので、高い表示品位が実現されている。
【００８４】
上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
【００８５】
（変形例１）上記第１実施形態の液晶装置１００における画素電極１５および共通電極２３の構成は、これに限定されない。例えば、Ｚｎ（亜鉛）を主体として微量のＡｌ（アルミニウム）を含む酸化物（ＡＺＯ）としてもよい。これによれば、導電性を改善できる。
【００８６】
（変形例２）上記第２実施形態の液晶装置１５０における画素電極１５および共通電極２３の構成は、これに限定されない。例えば、ＩＴＯやＩＺＯからなる透明導電膜１５ａ，２３ａに積層された光触媒膜１５ｂ、２３ｂは、光触媒作用を奏する膜厚が確保されていれば、導電性を有するＺｎＯなどの光触媒材料でなくてもよく、液晶分子ＬＣへ悪影響を及ぼさない絶縁性の光触媒材料を用いることもできる。
【００８７】
（変形例３）液晶装置１００，１５０における配向膜１８，２４は無機配向膜に限定されない。例えば、光反応性の有機膜に紫外線などの光を配向方向に基づいて照射して略垂直配向処理が施された有機配向膜を用いても、本発明を適用することができる。
【００８８】
（変形例４）液晶装置１００，１５０の製造方法における配向制御膜形成工程は、これに限定されない。液晶パネル１１０における液晶分子ＬＣの初期的な配向状態（方位角θａ、プレチルト角θｐ）は、光学設計や配向膜１８，２４の形成方法に依存する。例えば所望のプレチルト角θｐを実現するために、画素電極１５と共通電極２３との間に電圧を印加して電界を発生させた状態で、液晶パネル１１０に光を照射して配向制御膜１９，２５を形成してもよい。上記電圧の印加によってプレチルト角θｐの調整が可能と考えられる。
【００８９】
（変形例５）液晶装置１００，１５０における配向制御膜１９，２５の構成は、これに限定されない。例えば、素子基板１０と対向基板２０とのうち一方に配向制御膜を有し、他方には配向制御膜が無い構成としても、配向制御膜を設けた側において効果を奏する。
つまり、一対の基板の一方において光触媒膜と配向膜および配向制御膜を有する構成とすればよい。
【００９０】
（変形例６）液晶装置１００，１５０は透過型に限定されない。画素電極１５が光反射性を有する反射型の液晶装置１００であっても、本発明を適用することができる。光反射性を有する画素電極１５の構成としては、例えばＡｌ（アルミニウム）などの光反射性を有する導電膜と光透過性の光触媒膜１５ｂとを積層したものが挙げられる。
【００９１】
（変形例７）上記液晶装置１００または液晶装置１５０が適用される電子機器は、投射型表示装置１０００に限定されない。例えば、投射型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）や直視型のＨＭＤ（ヘッドマウントディプレイ）、または電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、電子手帳、ＰＯＳなどの情報端末機器の表示部として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００９２】
１０…基板としての素子基板、１５…電極としての画素電極、１５ｂ…光触媒膜、１８…配向膜、１９…配向制御膜、１９ａ…液晶モノマー、２０…基板としての対向基板、２３…電極としての共通電極、２３ｂ…光触媒膜、２４…配向膜、２５…配向制御膜、２５ａ…液晶モノマー、５０…液晶層、１００…液晶装置、１０００…電子機器としての投射型表示装置、ＬＣ…液晶分子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に挟持された負の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶層と、
前記一対の基板の少なくとも一方に設けられ、前記液晶分子にプレチルトを与えて垂直配向させる配向膜と、
反応性メソゲンを有する液晶モノマーの光重合物からなり、前記配向膜と前記液晶層との間に形成された配向制御膜と、
前記基板と前記配向膜との間で前記配向膜に接して設けられた光透過性の光触媒膜と、を備えたことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記一対の基板の前記液晶層に面する側にそれぞれ設けられた電極を有し、
前記電極が導電性を有する前記光触媒膜であることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記一対の基板の前記液晶層に面する側にそれぞれ設けられた電極を有し、
前記電極と前記配向膜との間に前記光触媒膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記光触媒膜は、酸化亜鉛を含む透明導電膜であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記配向膜が物理気相成長法を用いて形成された無機配向膜であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項６】
一対の基板のそれぞれに光透過性の光触媒膜を形成する光触媒膜形成工程と、
前記光触媒膜上に負の誘電異方性を有する液晶分子にプレチルトを与えて垂直配向させる配向膜を形成する配向膜形成工程と、
前記一対の基板間に前記液晶分子と反応性メソゲンを有する液晶モノマーとを含む液晶を充填する液晶充填工程と、
前記一対の基板間に挟持された前記液晶に光を照射して前記液晶モノマーを重合させ、前記配向膜と前記液晶との間に配向制御膜を形成する配向制御膜形成工程と、を備えたことを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項７】
前記光触媒膜形成工程は、導電性の前記光触媒膜を成膜しパターニングすることにより、前記光触媒膜からなる電極を形成す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。
【請求項８】
前記光触媒膜形成工程は、導電膜と導電性の前記光触媒膜とを順に成膜しパターニングすることにより、前記導電膜と前記光触媒膜とが積層された電極を形成す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。
【請求項９】
前記光触媒膜は、酸化亜鉛を含む透明導電膜であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
一対の基板間に挟持された負の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶層と、
前記一対の基板の少なくとも一方に設けられ、前記液晶分子にプレチルトを与えて垂直配向させる配向膜と、
反応性メソゲンを有する液晶モノマーの光重合物からなり、前記配向膜と前記液晶層との間に形成された配向制御膜と、
前記基板と前記配向膜との間で前記配向膜に接して設けられた光透過性の光触媒膜と、を備えたことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記一対の基板の前記液晶層に面する側にそれぞれ設けられた電極を有し、
前記電極が導電性を有する前記光触媒膜であることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記一対の基板の前記液晶層に面する側にそれぞれ設けられた電極を有し、
前記電極と前記配向膜との間に前記光触媒膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記光触媒膜は、酸化亜鉛を含む透明導電膜であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記配向膜が物理気相成長法を用いて形成された無機配向膜であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項６】
一対の基板のそれぞれに光透過性の光触媒膜を形成する光触媒膜形成工程と、
前記光触媒膜上に負の誘電異方性を有する液晶分子にプレチルトを与えて垂直配向させる配向膜を形成する配向膜形成工程と、
前記一対の基板間に前記液晶分子と反応性メソゲンを有する液晶モノマーとを含む液晶を充填する液晶充填工程と、
前記一対の基板間に挟持された前記液晶に光を照射して前記液晶モノマーを重合させ、前記配向膜と前記液晶との間に配向制御膜を形成する配向制御膜形成工程と、を備えたことを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項７】
前記光触媒膜形成工程は、導電性の前記光触媒膜を成膜しパターニングすることにより、前記光触媒膜からなる電極を形成す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。
【請求項８】
前記光触媒膜形成工程は、導電膜と導電性の前記光触媒膜とを順に成膜しパターニングすることにより、前記導電膜と前記光触媒膜とが積層された電極を形成す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。
【請求項９】
前記光触媒膜は、酸化亜鉛を含む透明導電膜であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１３７６０３（Ｐ２０１２−１３７６０３Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８９４８９（Ｐ２０１０−２８９４８９）
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]