液晶装置、液晶装置の製造方法及び電子機器
【課題】表示品位を向上できる液晶装置、液晶装置の製造方法及び電子機器を提供する。
【解決手段】マトリックス状に配列された複数の画素電極１２及び斜方蒸着膜２１を備えた回路基板２０と、共通電極３２及び斜方蒸着膜４１を備えた対向基板３０と、回路基板及び対向基板の間に狭持された液晶５０とを有し、回路基板と対向基板との斜方蒸着膜は互いに対向して液晶に対面している液晶装置１００は、少なくとも回路基板の斜方蒸着膜上にはシランカップリング剤層２２が複数の画素電極の外側に対応する部分Ｓ２に設けられており、且つ、シランカップリング剤層が複数の画素電極の内側に対応する部分には設けられておらず、シランカップリング剤層は長鎖シランカップリング剤を有しているとともに、斜方蒸着膜の膜厚より薄く形成されていることを特徴とする。
【解決手段】マトリックス状に配列された複数の画素電極１２及び斜方蒸着膜２１を備えた回路基板２０と、共通電極３２及び斜方蒸着膜４１を備えた対向基板３０と、回路基板及び対向基板の間に狭持された液晶５０とを有し、回路基板と対向基板との斜方蒸着膜は互いに対向して液晶に対面している液晶装置１００は、少なくとも回路基板の斜方蒸着膜上にはシランカップリング剤層２２が複数の画素電極の外側に対応する部分Ｓ２に設けられており、且つ、シランカップリング剤層が複数の画素電極の内側に対応する部分には設けられておらず、シランカップリング剤層は長鎖シランカップリング剤を有しているとともに、斜方蒸着膜の膜厚より薄く形成されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無機配向膜を備えた液晶装置、液晶装置の製造方法及び電子機器に関する。特に、液晶プロジェクタ（Liquid Crystal Projector）のライトバルブ（Light Valve）に好適な液晶装置、液晶装置の製造方法及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶プロジェクタの高輝度化や小型化に伴って、液晶プロジェクタの液晶装置（Liquid Crystal Display）には小さい面積に強い光が入射されるので、従来のポリイミド等からなる有機配向膜では光や熱による劣化や変質のおそれがあった。そこで、ＳｉＯ２等の珪素酸化物を斜方蒸着してなる蒸着膜を無機配向膜として用いた液晶装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、前記無機配向膜は垂直配向方式の有機配向膜に比べて液晶分子の配向規制力が弱いとともに、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板等の回路基板における複数の画素電極の外側に対応する部分（以下、「外側部分」という。）はスイッチング素子と走査線と信号線とが高精細に配設されているために画素電位を印加すると横方向電界が発生することにより、前記外側部分の液晶に配向不良が発生するので、表示欠陥や画質低下が引き起こされた、表示として使用不可能な不適格領域が発生してしまう。特に、この不適格領域はＦＨＤ（Full High Definition）以上の画素数を有する高精細なディスプレイに顕著に現れてしまう。このため、無機配向膜が液晶に付与するプレチルト角（Pretilt Angle）を大きくして液晶分子を傾斜した姿勢に配向すると、前記不適格領域は低減されるが液晶装置のコントラスト特性が低下してしまう。一方、無機配向膜が液晶に付与するプレチルト角を小さくして液晶分子を起立した姿勢に配向すると、液晶装置のコントラスト特性の低下は抑制されるが前記不適格領域が増加してしまう。したがって、無機配向膜では前記不適格領域の低減とコントラスト特性の低下抑制とを両立させることができないという問題があった。
【０００４】
この問題点を解決するために、回路基板における前記外側部分のプレチルト角を回路基板における複数の画素電極の内側に対応する部分（以下、「内側部分」という。）のプレチルト角に比べて大きくして、前記不適格領域の低減とコントラスト特性の低下抑制とを両立させた液晶装置が考案されている。この種類の液晶装置は例えば特許文献２に記載されている。
【０００５】
特許文献２に記載の液晶装置は、マトリックス状に配列された複数の画素電極を備えた回路基板と対向基板とシール材とによって囲まれた閉鎖空間内に液晶が充填されてなる液晶装置であって、前記回路基板の前記内側部分に第１無機配向膜と第２無機配向膜とが２層設けられているとともに、前記回路基板の前記外側部分に前記第２無機配向膜が１層設けられており、又は、前記回路基板の前記内側部分に前記第１無機配向膜が１層設けられているとともに、前記回路基板の前記外側部分に前記第２無機配向膜が１層設けられており、前記外側部分における前記液晶のプレチルト角を前記内側部分における前記液晶のプレチルト角より大きい角度に設定してなる液晶装置が記載されている。ここで、プレチルト角とは基板平面に直交する方向と液晶分子の長軸方向（Director）とのなす角度をいう。
【０００６】
また、シランカップリング剤（Silane Coupling Agents）によって無機配向膜を表面処理してなる液晶装置が考案されており、例えば、特許文献３に記載されている。この特許文献３に記載の液晶装置は、一対の基板とシール材とによって囲まれた閉鎖空間内に液晶が充填されてなる液晶装置であって、前記一対の基板の各内面上に珪素酸化物を斜方蒸着してなる無機配向膜が設けられ、これら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剤によって表面処理されてなる液晶装置が記載されている。これにより、無機配向膜の表面が撥水化されて防湿性が向上し、水分による液晶劣化を低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１２６４６３号公報
【特許文献２】特開２００５−１０７３７３号公報
【特許文献３】特開２００７−１２７７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載の液晶装置は、前記第１無機配向膜と前記第２無機配向膜との２種類の無機配向膜が設けられていることにより、斜方蒸着を２回行う必要があるので、製造コストが増加してしまうという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載の液晶装置のうち、前記回路基板の前記内側部分に第１無機配向膜と第２無機配向膜とが２層設けられているとともに、前記回路基板の前記外側部分に前記第２無機配向膜が１層設けられているものは、前記内側部分と前記外側部分との境界位置に前記第１無機配向膜の膜厚と同じ厚みを備えた段差が形成され、この段差によって前記液晶に配向不良が生ずるので、前記不適格領域の低減が抑制されてしまうという問題がある。
【００１０】
そこで、上記問題点を解決するものであり、その課題は、前記外側部分における前記液晶のプレチルト角を前記内側部分における前記液晶のプレチルト角より大きい角度に設定してなる液晶装置、液晶装置の製造方法及び電子機器であって、製造コストを低減できるとともに前記不適格領域を低減して表示品位を向上できる液晶装置、液晶装置の製造方法及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明の液晶装置は、マトリックス状に配列された複数の画素電極と、前記複数の画素電極をそれぞれ駆動する複数のスイッチング手段と、前記複数のスイッチング手段にそれぞれ接続された複数の信号線及び複数の走査線並びに珪素酸化物からなる斜方蒸着膜を備えた回路基板と、共通電極及び珪素酸化物からなる斜方蒸着膜を備えた対向基板と、前記回路基板及び前記対向基板の間に狭持された液晶と、を有し、前記回路基板と前記対向基板との前記斜方蒸着膜は互いに対向して前記液晶に対面している液晶装置であって、前記回路基板と前記対向基板とのうちの少なくとも前記回路基板の前記斜方蒸着膜上にはシランカップリング剤層が前記複数の画素電極の外側に対応する部分に設けられており、且つ、前記シランカップリング剤層が前記複数の画素電極の内側に対応する部分には設けられておらず、前記シランカップリング剤層は長鎖シランカップリング剤を有しているとともに、前記斜方蒸着膜の膜厚より薄く形成されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、前記回路基板と前記対向基板とのうちの少なくとも前記回路基板の前記斜方蒸着膜上にはシランカップリング剤層が前記複数の画素電極の外側に対応する部分に設けられており、且つ、前記シランカップリング剤層が前記複数の画素電極の内側に対応する部分には設けられておらず、前記シランカップリング剤層は前記斜方蒸着膜の膜厚より薄く形成されていることにより、前記回路基板と前記対向基板とのうちの少なくとも前記回路基板において、前記複数の画素電極の外側に対応する部分と前記複数の画素電極の内側に対応する部分との境界位置に、前記斜方蒸着膜の膜厚より薄い厚みを備えた段差が形成されるので、前記回路基板における前記複数の画素電極の外側に対応する部分に斜方蒸着膜を１層設けるとともに前記回路基板における前記複数の画素電極の内側に対応する部分に斜方蒸着膜を２層設ける場合に比べて、前記段差を低くすることができ、この段差に起因する前記液晶の配向不良を低減して不適格領域を低減でき、表示品位を向上できる。
【００１３】
ここで、前記長鎖シランカップリング剤は長鎖の有機官能基を備えたシランカップリング剤であり、前記長鎖の有機官能基は炭素数が８以上の有機官能基であり、前記有機官能基は例えばアルキル基である。前記長鎖シランカップリング剤は例えばデシルトリメトキシシランである。
【００１４】
また、前記シランカップリング剤層は前記長鎖シランカップリング剤と短鎖シランカップリング剤とを有していてもよい。前記短鎖シランカップリング剤は短鎖の有機官能基を備えたシランカップリング剤であり、前記短鎖の有機官能基は炭素数が１の有機官能基であり、前記有機官能基は例えばメチル基である。前記短鎖シランカップリング剤は例えばヘキサメチルジシラザンやトリメチルメトキシシランやメチルトリメトキシシランやビニルオキシトリメチルシランである。
【００１５】
本発明において、前記シランカップリング剤層は前記回路基板の前記斜方蒸着膜上にのみ設けられていることを特徴とする。この発明によれば、前記シランカップリング剤層は前記回路基板の前記斜方蒸着膜上に設けられており、前記対向基板の前記斜方蒸着膜上に設けられていないので、前記回路基板の前記シランカップリング剤層と前記対向基板の前記シランカップリング剤層とが対向するように位置決めすることなく前記回路基板と前記対向基板とを貼り合わせることができ、前記シランカップリング剤層が前記回路基板と前記対向基板との両方に設けられている場合に比べて液晶装置の歩留まりを向上できる。
【００１６】
本発明において、前記シランカップリング剤層は前記回路基板と前記対向基板との両方の前記斜方蒸着膜上に設けられていることを特徴とする。この発明によれば、前記シランカップリング剤層が前記回路基板と前記対向基板との両側から前記液晶を配向するので、前記シランカップリング剤層が前記回路基板の一方側から前記液晶を配向する場合に比べて、前記液晶中の液晶分子の姿勢を揃えることができ、前記液晶の配向性を向上できる。
【００１７】
本発明の液晶装置の製造方法は、マトリックス状に配列された複数の画素電極を備えた回路基板と共通電極を備えた対向基板との間に液晶を狭持してなる液晶装置の製造方法であって、前記回路基板及び前記対向基板の両方の基板表面上に珪素酸化物を斜方蒸着法を用いて全面に亘って蒸着して斜方蒸着膜を形成する斜方蒸着膜形成工程と、前記斜方蒸着膜を長鎖シランカップリング剤によって表面処理して前記斜方蒸着膜の全面に亘ってシランカップリング剤層を形成するシランカップリング剤層形成工程と、真空紫外線をフォトマスクを通して前記シランカップリング剤層に照射して前記複数の画素電極の内側に対応する部分の前記シランカップリング剤層を除去し、前記シランカップリング剤層を前記複数の画素電極の外側に対応する部分に設けるシランカップリング剤層分割工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、前記シランカップリング剤層形成工程においてシランカップリング剤層を前記斜方蒸着膜の全面に亘って形成した後、前記シランカップリング剤層分割工程において真空紫外線をフォトマスクを通して前記シランカップリング剤層に照射して前記複数の画素電極の内側に対応する部分の前記シランカップリング剤層を除去して、前記シランカップリング剤層を前記複数の画素電極の外側に対応する部分に設けるので、斜方蒸着膜形成工程を２回行う場合に比べて、液晶装置を簡単かつ短時間に製造することができ、液晶装置の製造コストを低減できる。
【００１９】
ここで、前記長鎖シランカップリング剤は長鎖の有機官能基を備えたシランカップリング剤であり、前記長鎖の有機官能基は炭素数が８以上の有機官能基であり、前記有機官能基は例えばアルキル基である。前記長鎖シランカップリング剤は例えばデシルトリメトキシシランである。また、前記シランカップリング剤層形成工程の表面処理方法は例えば化学気相成長法である。
【００２０】
本発明において、前記シランカップリング剤層形成工程は前記斜方蒸着膜を前記長鎖シランカップリング剤によって表面処理した後に短鎖シランカップリング剤によって表面処理することを特徴とする。この発明によれば、前記斜方蒸着膜を前記長鎖シランカップリング剤によって表面処理した後に前記短鎖シランカップリング剤によって表面処理してなるシランカップリング剤層は、前記斜方蒸着膜を前記長鎖シランカップリング剤によって表面処理してなるシランカップリング剤層に比べて、プレチルト角が大きい角度になるので、前記液晶の液晶分子を横倒し易くすることができ、液晶装置の表示品位を向上できる。
【００２１】
ここで、前記短鎖シランカップリング剤は短鎖の有機官能基を備えたシランカップリング剤であり、前記短鎖の有機官能基は炭素数が１の有機官能基であり、前記有機官能基は例えばメチル基である。前記短鎖シランカップリング剤は例えばヘキサメチルジシラザンやトリメチルメトキシシランやメチルトリメトキシシランやビニルオキシトリメチルシランである。また、前記シランカップリング剤層形成工程の表面処理方法は例えば化学気相成長法である。
【００２２】
本発明の電子機器は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の液晶装置、あるいは請求項４又は請求項５に記載の製造方法によって得られた液晶装置を有することを特徴とする。この発明によれば、電子機器の表示品位が向上したものになる。
【発明の効果】
【００２３】
以上、説明したように本発明によれば、シランカップリング剤層が斜方蒸着膜上の複数の画素電極の外側に対応する部分に設けられており、且つ、前記シランカップリング剤層が前記複数の画素電極の内側に対応する部分には設けられておらず、このシランカップリング剤層は斜方蒸着膜の膜厚より薄く形成されていることにより、前記複数の画素電極の内側に対応する部分に２層の斜方蒸着膜を設けるとともに前記複数の画素電極の外側に対応する部分に１層の斜方蒸着膜を設けた場合に比べて、複数の画素電極の内側に対応する部分と前記複数の画素電極の外側に対応する部分との境界位置の段差を低くすることができるので、段差に起因する液晶の配向不良を低減して液晶装置の表示品位を向上できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る実施形態の液晶装置の概略構造を模式的に示す概略縦断面図である。
【図２】本実施形態に係る液晶装置の１画素分の構造を模式的に示す概略縦断面図である。
【図３】斜方蒸着膜単独のプレチルト角に対する無機配向膜のプレチルト角を測定したグラフである。
【図４】長鎖シランカップリング剤と短鎖シランカップリング剤とからなるシランカップリング剤層を模式的に示す部分拡大図（ａ）と、長鎖シランカップリング剤のみからなるシランカップリング剤層を模式的に示す部分拡大図（ｂ）である。
【図５】画素縁部の透過率分布を示すグラフである。
【図６】無機配向膜の製造工程を模式的に示す概略縦断面図（ａ）〜（ｅ）である。
【図７】ＣＶＤ装置の概略構造を模式的に示す概略縦断面図である。
【図８】液晶プロジェクタの要部を模式的に示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［液晶装置］
以下、本発明に係る実施形態の液晶装置について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る実施形態の液晶装置の概略構造を模式的に示す概略縦断面図であり、図２は本実施形態に係る液晶装置の１画素分の構造を模式的に示す概略縦断面図である。図１に示すように、本実施形態の液晶装置１００は回路基板１０と対向基板３０と液晶５０を有している。なお、この図１ではＴＦＴスイッチング素子や信号線や走査線等を省略している。
【００２６】
この回路基板１０は、基板本体１１と複数の画素電極１２と無機配向膜２０とを有している。この基板本体１１はガラスや石英やアクリル樹脂等の透光性材料からなる平板であり、複数の画素電極１２はインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide、以下ＩＴＯという。）等からなるものである。この基板本体１１の内面上に複数の画素電極１２がマトリックス状に配置されており、基板本体１１と複数の画素電極１２との上に基板本体１１の全面に亘って無機配向膜２０が積層されている。
【００２７】
図２に示すように、この回路基板１０の基板本体１１と複数の画素電極１２との間には、これら複数の画素電極１２をそれぞれ駆動するゲート１３ａ、ソース１３ｂ及びドレイン１３ｃ等を備えた複数のスイッチング素子１３と、これら複数のスイッチング素子１３にそれぞれ接続された複数の信号線１４および複数の走査線１５と、いわゆる蓄電容量を形成するための画素電位容量誘電体層１６と、平坦化層１７とがそれぞれ設けられている。
【００２８】
図１及び図２に示すように、上記対向基板３０は基板本体３１と共通電極３２と無機配向膜４０とを有している。この基板本体３１はガラスや石英やアクリル樹脂等の透光性材料からなる平板であり、共通電極３２はＩＴＯ等からなるものである。この基板本体３１の内面上の全面に亘って共通電極３２が設けられており、この共通電極３２の上に基板本体３１の全面に亘って無機配向膜４０が積層されている。
【００２９】
また、回路基板１０の複数の画素電極１２の外側に対応する部分（以下、「外側部分Ｓ２」という。）に遮光膜３３が設けられており、液晶装置１００の外側部分Ｓ２は非表示領域になっているとともに、液晶装置１００の複数の画素電極１２の内側に対応する部分（以下、「内側部分Ｓ１」という。）は表示領域になっている。これにより、液晶装置１００の表示を高精細にできる。
【００３０】
図１に示すように、回路基板１０と対向基板３０とにおける無機配向膜２０、４０はいずれも斜方蒸着膜２１、４１とシランカップリング剤層２２、４２とを有している。この斜方蒸着膜２１、４１はＳｉＯ２やＳｉＯ等の珪素酸化物からなる多数の柱状体が密集してなるものであり、基板本体１１、３１の内面上の略全面に亘って設けられている。この斜方蒸着膜２１、４１の多数の柱状体は基板本体１１、３１に対して傾斜しており、この傾斜角度によって液晶５０の液晶分子にプレチルト角が付与されるようになっている。これら斜方蒸着膜２１と斜方蒸着膜４１とは同一物である。
【００３１】
無機配向膜２０、４０のシランカップリング剤層２２、４２はそれぞれ少なくとも長鎖シランカップリング剤を有している。これらシランカップリング剤層２２とシランカップリング剤層４２は同一物である。本実施形態ではシランカップリング剤層２２、４２はいずれも長鎖シランカップリング剤と短鎖シランカップリング剤とを含んでいる。
【００３２】
ここで、長鎖シランカップリング剤とは長鎖の有機官能基を備えたシランカップリング剤をいい、短鎖シランカップリング剤とは短鎖の有機官能基を備えたシランカップリング剤をいう。一般的にシランカップリング剤は一分子中に有機官能基と加水分解基とを併せもつ有機珪素化合物であり、有機材料と無機材料を結ぶ仲介役としての働きをするので、複合材料の機械的強度の向上や接着性の改良、樹脂改良、表面改良等に用いられる。シランカップリング剤の構造式は、珪素原子をＳｉとし、アルキル基（−Ｒ）等の有機官能基をＸとし、メトキシ基（−ＯＣＨ３）等の加水分解基をＹとすると、式（ＸＳｉＹ３）によって表される。有機官能基がアルキル基（ＣｎＨ２ｎ＋１）−である場合、炭素数ｎが多くなるほど分子量が大きくなって長鎖になり、炭素数ｎが少なくなるほど分子量が小さくなって短鎖になる。本実施形態において長鎖の有機官能基とは炭素数ｎが８以上の有機官能基をいい（ｎ≧８）、短鎖の有機官能基とは炭素数ｎが１の有機官能基をいう（ｎ＝１）。
【００３３】
本実施形態では長鎖シランカップリング剤としてデシルトリメトキシシラン（英語化学名：N-Decyltrimethoxysilane, 分子式：Ｃ１３Ｈ３０Ｏ３Ｓｉ、Chemical Abstracts Service(CAS)番号：5575-48-4）を用いた。このデシルトリメトキシシランの構造式（１）を以下に示す。
【００３４】
【化１】
【００３５】
また、本実施形態では短鎖シランカップリング剤としてヘキサメチルジシラザン（英語化学名：Hexamethyldisilazane, 分子式：Ｃ６Ｈ１９ＮＳｉ２、CAS番号：999-97-3）と、トリメチルメトキシシラン（英語化学名：Methoxytrimethylsilane, 分子式：Ｃ４Ｈ１２ＯＳｉ、CAS番号：1825-61-2）と、メチルトリメトキシシラン（英語化学名：Trimethoxy(methyl)silane, 分子式：Ｃ４Ｈ１２Ｏ３Ｓｉ、CAS番号：1185-55-3）と、ビニルオキシトリメチルシラン（英語化学名：Vinyloxytrimethylsilane, 分子式：Ｃ５Ｈ１２ＯＳｉ、CAS番号：6213-94-1）とをそれぞれ用いた。ヘキサメチルジシラザンの構造式（２）とトリメチルメトキシシランの構造式（３）とメチルトリメトキシシランの構造式（４）とビニルオキシトリメチルシランの構造式（５）とを以下に示す。
【００３６】
【化２】
【００３７】
【化３】
【００３８】
【化４】
【００３９】
【化５】
【００４０】
図３に示すように、斜方蒸着膜単独のプレチルト角θ１'と斜方蒸着膜及びシランカップリング剤層を含む無機配向膜のプレチルト角θ２'とを比較すると、プレチルト角θ１'が４°のときデシルトリメトキシシラン及びヘキサメチルジシラザンのシランカップリング剤層を含む無機配向膜のプレチルト角θ２'は９°になり（図３の△参照）、プレチルト角θ１'が５°のときデシルトリメトキシシラン及びトリメチルメトキシシランからなるシランカップリング剤層を含む無機配向膜のプレチルト角θ２'と、デシルトリメトキシシラン及びメチルトリメトキシシランからなるシランカップリング剤層を含む無機配向膜のプレチルト角θ２'とはいずれも１０°近くになり（図３の○及び▽参照）、さらに、プレチルト角θ１'が５°のときデシルトリメトキシシラン及びビニルオキシトリメチルシランからなるシランカップリング剤層を含む無機配向膜のプレチルト角θ２'は１１°になった（図３の□参照）。したがって、斜方蒸着膜とシランカップリング剤層とを含む無機配向膜のプレチルト角θ２'は斜方蒸着膜単独のプレチルト角θ１'に比べて４°〜６°程大きくなる（θ２'＞θ１'）。
【００４１】
図４（ａ）に示すように、これは、短鎖シランカップリング剤２２ｂ（４２ｂ）の加水分解基が長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）と反応していない、斜方蒸着膜２１（４１）の表面にあるシラノール基の水酸基（ＯＨ−）と反応するので、長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）に比べて付着量が少ないとともに、短鎖シランカップリング剤自体が垂直配向を阻害する働きをするからだと考えられる。
【００４２】
また、別の実施形態のシランカップリング剤層は長鎖シランカップリング剤のみから構成されている。図３に示すように、斜方蒸着膜単独のプレチルト角θ１'が３°と４°と５°のとき、デシルトリメトキシシランからなるシランカップリング剤層を含む無機配向膜のプレチルト角θ２'は５°と６°と７°にそれぞれなった（図３の◇参照）。したがって、斜方蒸着膜と長鎖シランカップリング剤のみからなるシランカップリング剤層とを含む無機配向膜のプレチルト角θ２'は、斜方蒸着膜単独のプレチルト角θ１'に比べて約２°大きくなる（θ２'＞θ１'）。
【００４３】
図４（ｂ）に示すように、これは、長鎖シランカップリング剤（デシルトリメトキシシラン）２２ａ、（４２ａ）の加水分解基（メトキシ基（−ＯＣＨ３））が斜方蒸着膜２１（４１）の表面にあるシラノール基の水酸基（ＯＨ−）と反応し、長鎖シランカップリング剤２２ａ、（４２ａ）の長鎖の有機官能基（アルキル基）が伸びて、長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）が斜方蒸着膜２１（４１）に針状に付着し、この長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）の針状体と斜方蒸着膜２１（４１）の柱状体との相乗効果が液晶に作用するからだと考えられる。
【００４４】
なお、長鎖シランカップリング剤としては、デシルトリメトキシシランの他に、ドデシルトリメトキシシラン（英語化学名：Dodecyltrimethoxysilane, 分子式：Ｃ１５Ｈ３４Ｏ３Ｓｉ、CAS番号：3069-21-4）やトリメトキシテトラデシルシラン（英語化学名：Trimethoxytetradecylsilane, 分子式：Ｃ１７Ｈ３８Ｏ３Ｓｉ、CAS番号：83038-82-8）やドデシルトエイエトキシシラン（N-Dodecyltriethoxysilane, 分子式：Ｃ１８Ｈ４０Ｏ３Ｓｉ、CAS番号：18536-91-9）やヘキサデシルトリメトキシシラン（英語化学名：Hexadecyltrimethoxysilane, 分子式：Ｃ１９Ｈ４２Ｏ３Ｓｉ、CAS番号：16415-12-6）やオクタデシルトリメトキシシラン（英語化学名：Octadecyltrimethoxysilane, 分子式：Ｃ２１Ｈ４６Ｏ３Ｓｉ、CAS番号：3069-42-9）等が考えられる。これらシランカップリング剤の有機官能基はデシルトリメトキシシランの有機官能基より炭素数が多く、長鎖になっているからである。
【００４５】
図１に示すように、無機配向膜２０、４０のシランカップリング剤層２２、４２は外側部分Ｓ２に設けられており、且つ、内側部分Ｓ１には設けられていない。このため、無機配向膜２０、４０の内側部分Ｓ１では斜方蒸着膜２１、４１が露出しているとともに、無機配向膜２０、４０の外側部分Ｓ２ではシランカップリング剤層２２、４２が露出しており、無機配向膜２０、４０は内側部分Ｓ１と外側部分Ｓ２との境界位置にシランカップリング剤層２２、４２の膜厚と同じ厚みを備えた段差が形成されている。
【００４６】
ここで、斜方蒸着膜２１、４１の膜厚は５０ｎｍから１００ｎｍまでの範囲内であるとともに、シランカップリング剤層２２、４２の膜厚は３ｎｍ未満であり、このシランカップリング剤層２２、４２の膜厚は斜方蒸着膜２１、４１の膜厚より薄くなっている。したがって、無機配向膜２０、４０の内側部分Ｓ１と外側部分Ｓ２との境界位置にある段差は、内側部分Ｓ１に斜方蒸着膜を２層設けるとともに外側部分Ｓ２に斜方蒸着膜を１層設けた場合の無機配向膜の段差に比べて低くなっている。これにより、当該段差に起因する液晶の配向不良を低減できる。
【００４７】
また、液晶５０は負の誘電異方性を有し、電圧の印加により液晶分子が回動するものであり、回路基板１０と対向基板３０との間に狭持されており、無機配向膜２０、４０の内側部分Ｓ１では斜方蒸着膜２１、４１が液晶５０に対面しているとともに、無機配向膜２０、４０の外側部分Ｓ２ではシランカップリング剤層２２、４２が液晶５０に対面している。したがって、液晶５０における内側部分Ｓ１の液晶分子５１は斜方蒸着膜２１、４１によってプレチルト角θ１が付与されるようになっており、外側部分Ｓ２の液晶分子５２は斜方蒸着膜２１、４１とシランカップリング剤層２２、４２とによってプレチルト角θ２が付与されるようになっている。ここで、プレチルト角とは基板表面に直交する方向と液晶分子の長軸方向とのなす角度をいう。
【００４８】
ここで、図３に示すように、斜方蒸着膜とシランカップリング剤層とを含む無機配向膜によって付与されるプレチルト角θ２'は斜方蒸着膜単独のプレチルト角θ１'に比べて大きくなるので（θ２'＞θ１'）、液晶５０における外側部分Ｓ２の液晶分子５２のプレチルト角θ２は、内側部分Ｓ１の液晶分子５１のプレチルト角θ１に比べて大きくなっており（θ２＞θ１）、回路基板１０と対向基板３０との間に電圧が印加されていないときには、外側部分Ｓ２の液晶分子５２は内側部分Ｓ１の液晶分子５１に比べて傾斜した姿勢に配向されている。
【００４９】
言い換えると、液晶５０における内側部分Ｓ１の液晶分子５１のプレチルト角θ１は、外側部分Ｓ２の液晶分子５２のプレチルト角θ２に比べて小さくなっており（θ１＜θ２）、回路基板１０と対向基板３０との間に電圧が印加されていないときには、内側部分Ｓ１の液晶分子５１は外側部分Ｓ２の液晶分子５２に比べて起立した姿勢に配向されている。
【００５０】
この状態において、図１に示すように、液晶装置１００の外側部分Ｓ２は非表示領域になっているとともに、液晶装置１００の内側部分Ｓ１は表示領域になっており、液晶５０の内側部分Ｓ１の液晶分子５１のみが液晶装置１００の表示に寄与しており、液晶５０の外側部分Ｓ２の液晶分子５２は液晶装置１００の表示に寄与していない。これにより、液晶５０の外側部分Ｓ２の液晶部分市５２に起因する液晶装置１００のコントラスト特性の低下を抑制できる。
【００５１】
図５は画素縁部の透過率分布を示すグラフである。このグラフは画素電極の幅長が１０μｍであるとともに、画素電極の間の幅長が１μｍである液晶装置を用いたシミュレーション（Simulation）結果であり、横軸の０位置が画素縁の位置を示し、横軸のプラス側（右側）は画素電極が設けられた内側部分Ｓ１であり、横軸のマイナス側（左側）は画素電極が設けられていない外側部分Ｓ２である。この状態において、液晶装置１００に電圧を印加すると、二点鎖線ｃで示すように内側部分Ｓ１の透過率が１になるとともに外側部分Ｓ２の透過率が０になるのが理想であるが、内側部分Ｓ１と外側部分Ｓ２のプレチルト角θ１、θ２を同じ３°に設定した場合（θ１＝θ２＝３°）では点線ｂに示す透過率分布になり、内側部分Ｓ１のプレチルト角θ１を３°にするとともに外側部分Ｓ２のプレチルト角θ２を７°にして、外側部分Ｓ２のプレチルト角θ２を内側部分Ｓ１のプレチルト角θ１より大きくした場合（θ１＝３°、θ２＝７°、θ２＞θ１）では実線ａに示す透過率分布になった。
【００５２】
図５に示すように、内側部分Ｓ１のプレチルト角θ１と外側部分Ｓ２のプレチルト角θ２を同じにした場合（θ１＝θ２）では画素縁から約１．０μｍ内側部分Ｓ１に入った位置までの範囲は透過率が不十分であり、表示として使用不可能な不適格領域になっている（点線ｂ参照）。一方、外側部分Ｓ２のプレチルト角θ２を内側部分Ｓ１のプレチルト角θ１より大きくした場合（θ２＞θ１）では画素縁から約０．８μｍ内側部分Ｓ１に入った位置までの範囲が不適格領域になっている（実線ａ参照）。したがって、外側部分Ｓ２のプレチルト角θ２を内側部分Ｓ１のプレチルト角θ１より大きくすると、外側部分Ｓ２と内側部分Ｓ１のプレチルト角θ１、θ２を同じにした場合に比べて、不適格領域が低減される。これは内側部分Ｓ１の液晶分子５１が液晶５０の粘性により外側部分Ｓ２の液晶分子５２に追随して横倒するからだと考えられる。
【００５３】
上述のように構成された液晶装置１００は、その内側部分Ｓ１では光が回路基板１０と液晶５０と対向基板３０とを順次透過して液晶装置１００の外側に出射し、その外側部分Ｓ２では光が遮光膜３３によって遮られて液晶装置１００の外側に出射しない。
【００５４】
この実施形態では、液晶５０における外側部分Ｓ２のプレチルト角θ２は内側部分Ｓ１のプレチルト角θ１に比べて大きい角度に設定されており、電圧印加によって内側部分Ｓ１の液晶分子５１を外側部分Ｓ２の液晶分子５２に追随させて横倒させることができるので、外側部分Ｓ２と内側部分Ｓ１のプレチルト角θ１、θ２を同じにした場合に比べて、液晶装置１００の不適格領域を低減でき、液晶装置１００の表示を高精細にできる。
【００５５】
また、液晶５０における内側部分Ｓ１の液晶分子５１は外側部分Ｓ２の液晶分子５２に比べて起立した姿勢に配向されており、遮光膜３３によって液晶５０の内側部分Ｓ１の液晶分子５１のみが液晶装置１００の表示に寄与しており、液晶５０の外側部分Ｓ２の液晶分子５２は液晶装置１００の表示に寄与していないので、液晶５０の外側部分Ｓ２の液晶分子５２に起因する液晶装置１００のコントラスト特性の低下を抑制できる。
【００５６】
この実施形態では、シランカップリング剤層２２、４２は斜方蒸着膜２１、４２の外側部分Ｓ２に設けられており、且つ、斜方蒸着膜２１、４２の内側部分Ｓ１に設けられておらず、無機配向膜２０、４０は内側部分Ｓ１と外側部分Ｓ２との境界位置にシランカップリング剤層２２、４２の膜厚と同じ厚みを備えた段差が形成されており、このシランカップリング剤層２２、４２の膜厚は斜方蒸着膜２１、４１の膜厚より薄くなっているので、内側部分Ｓ１に斜方蒸着膜を２層設けるとともに外側部分Ｓ２に斜方蒸着膜を１層設ける場合に比べて、この段差を低くすることができ、この段差に起因する液晶５０の配向不良を低減して液晶５０の配向性を向上させることができる。
【００５７】
また、回路基板１０と対向基板３０との両方の斜方蒸着膜２１、４１にシランカップリング剤層２２、４２が設けられており、回路基板１０と対向基板３０の間に液晶５０が狭持されていることにより、液晶５０は回路基板１０と対向基板３０との両側からシランカップリング剤層２２、４２によって配向させられるので、回路基板１０の斜方蒸着膜２１のみにシランカップリング剤層２２が設けられて、液晶５０が回路基板１０の一方側からシランカップリング剤層２２によって配向させられる場合に比べて、液晶５０の配向性を向上できる。
【００５８】
［液晶装置の製造方法］
次に、図６（ａ）から図６（ｅ）までを参照して本発明に係る実施形態の液晶装置の製造方法を詳細に説明する。図６（ａ）から図６（ｅ）までは無機配向膜の製造工程を模式的に示す概略縦断面図である。本実施形態の液晶装置の製造方法は、電極形成工程と、斜方蒸着膜形成工程と、シランカップリング剤層形成工程と、シランカップリング剤層分割工程とを有している。
【００５９】
まず、ガラスや石英やアクリル樹脂等の透光性材料からなる基板本体１１、３１を２枚用意して、電極形成工程を行う。図６（ａ）に示すように、この電極形成工程では、一方の基板本体１１の基板表面上に図示しない半導体層、走査線や信号線等の各種配線を公知の方法で形成してから複数の画素電極１２を公知の方法で形成し、他方の基板本体３１の基板表面上に遮光膜３３と共通電極３２を公知の方法で形成する。
【００６０】
図６（ｂ）に示すように、次に斜方蒸着膜形成工程を行う。この斜方蒸着膜形成工程では２枚の基板本体１１、３１の基板表面上にＳｉＯ２等の珪素酸化物を公知の斜方蒸着法を用いて全面に亘ってそれぞれ蒸着して、斜方蒸着膜２１、４１をそれぞれ形成する。
【００６１】
次にシランカップリング剤層形成工程を行う。図６（ｃ）に示すように、このシランカップリング剤層形成工程では、２枚の基板本体１１、３１の基板表面上に全面に亘ってシランカップリング剤層２２、４２をそれぞれ形成する。
【００６２】
具体的には、化学気相成長法（Chemical Vapor Deposition, 以下ＣＶＤという。）を用いる。図７に示すように、基板本体１１（３１）と液状の長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）とをＣＶＤ装置７０の真空槽の如き密閉容器７１に入れた状態で、この長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）をヒータ７２によって気化させて、基板本体１１（３１）の基板表面の全面に亘って付着させてから、長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）を密閉容器７１から取り出して液状の短鎖シランカップリング剤２２ｂ（４２ｂ）を密閉容器７１に入れて、この状態で、短鎖シランカップリング剤２２ｂ（４２ｂ）をヒータ７２によって気化させて、基板本体１１、３１の基板表面の全面に亘って付着させる。本実施形態では、長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）にデシルトリメトキシシランを用いて大気圧下において１５０℃で１時間処理を行ってから、短鎖シランカップリング剤２２ｂ（４２ｂ）にヘキサメチルジシラザンを用いて大気圧下において２５℃で１時間処理を行った。
【００６３】
別の実施形態のシランカップリング剤層形成工程は、図７に示すように、基板本体１１（３１）と液状の長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）とをＣＶＤ装置７０の真空槽の如き密閉容器７１に入れた状態で、この長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）をヒータ７２によって気化させて、基板本体１１（３１）の基板表面の全面に亘って付着させて、図６（ｃ）に示すように、２枚の基板本体１１、３１の基板表面の全面に亘ってシランカップリング剤層２１、４１をそれぞれ形成する。この実施形態では、長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）にデシルトリメトキシシランを用いて大気圧下において１５０℃で１時間処理を行った。
【００６４】
図６（ｄ）に示すように、次にシランカップリング剤層分割工程を行う。このシランカップリング剤層分割工程では、２枚の基板本体１１、３１を真空槽の如き密閉容器８０に入れた状態で、真空紫外線（Vacuum Ultra Violet）ＵＶを複数の画素電極１２に対応する部分８１ａ、８２ａが開口したフォトマスク８１、８２を通して２枚の基板本体１１、３１の基板表面上にそれぞれ照射する。ここで、真空紫外線とは波長範囲が１００ｎｍから２００ｎｍまでの紫外線をいい、本実施形態では密閉容器８０の中を真空紫外線ＵＶの減衰防止のために１０Ｐａ等に減圧させた状態で、１８５ｎｍから２５０ｎｍまでの波長範囲の真空紫外線が出射する低圧水銀ランプを用いて約１０秒間から５分間までの範囲内の所定時間照射した。
【００６５】
図６（ｅ）に示すように、上記シランカップリング剤層分割工程を行うと、複数の画素電極１２の内側に対応する内側部分Ｓ１のシランカップリング剤層２２、４２は分解して除去され、複数の画素電極１２の外側に対応する外側部分Ｓ２のシランカップリング剤層２２、４２が残存し、シランカップリング剤層２２、４２が外側部分Ｓ２の斜方蒸着膜２１、４１の上に設けられた状態になる。このシランカップリング剤層の除去は、真空紫外線ＵＶの照射によりシランカップリング剤層２２、４２の有機官能基が直接励起されるとともにオゾン等の活性酸素が生成されて、この活性酸素によって励起されたシランカップリング剤層が酸化されるためだと考えられている。
【００６６】
最後に、これら２枚の基板本体１１、３１の間に図示しない環状のシール材を介して貼り合わせて、２枚の基板本体１１、３１とシール材との間の閉鎖空間内に液晶５０を充填し、これら２枚の基板本体１１、３１の外面上に図示しない偏光板をそれぞれ貼付する。これにより、液晶装置１００が製造される。
【００６７】
この実施形態では、シランカップリング剤層分割工程において真空紫外線ＵＶをフォトマスク８１、８２を通して基板本体１１、３１の基板表面上に照射するだけで、シランカップリング剤層２２、４２を外側部分Ｓ２にのみ設けることができるので、斜方蒸着膜形成工程を２回行って２つの斜方蒸着膜を形成する場合に比べて、内側部分Ｓ１と外側部分Ｓ２とでプレチルト角が異なる液晶装置を簡単かつ短時間に製造することができ、液晶装置の製造コストを低減できる。
【００６８】
［電子機器］
次に、本発明の実施形態に係る電子機器の一実施形態としての液晶プロジェクタについて説明する。図８に示すように、液晶プロジェクタ１０００は、メタルハライド等のランプ２０１及びランプ２０１の光を反射するリフレクタ２０２を含む光源２００と、光源２００の白色光に含まれる赤色光を透過するが青色光及び緑色光を反射する第１ダイクロイックミラー３０１と、第１ダイクロイックミラー３０１を透過した赤色光を反射する第１反射ミラー３１０と、第１ダイクロイックミラー３０１によって反射された青色光を透過するが緑色光を反射する第２ダイクロイックミラー３０２と、入射レンズ４２１、リレーレンズ４２２、出射レンズ４２３及び２枚の第２反射ミラー４１１、４１２を含んでおり、第２ダイクロイックミラー３０２を透過した青色光を入射して方向を変換させて出射させる導光手段４００と、上記実施形態に係る液晶装置１００から構成されており、第１反射ミラー３１０によって反射された赤色光、第２ダイクロイックミラー３０２によって反射された緑色光及び導光手段４００から出射される青色光がそれぞれ入射される３つの光変調手段１１０、１２０、１３０と、４つの直角プリズムから構成されており、３つの光変調手段１１０、１２０、１３０からそれぞれ出射された赤色光、緑色光及び青色光を合成して合成光を出射するクロスダイクロイックプリズム５００と、この合成光をスクリーン６００に拡大投射してスクリーン６００にカラー画像を表示させる投射レンズ３２０とを有している。
【００６９】
この実施形態では、液晶プロジェクタ１０００は３つの光変調手段１１０、１２０、１３０を備えており、これら３つの光変調手段１１０、１２０、１３０は上記実施形態に係る液晶装置１００から構成されているので、液晶プロジェクタ１０００の表示品位が向上したものになる。
【００７０】
尚、本実施形態の液晶装置、液晶装置の製造方法及び電子機器は、上述の図示例にのみ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内において種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、本実施形態の液晶装置１００における回路基板１０と対向基板３０の無機配向膜２０、４０はいずれもシランカップリング剤層２２、４２を有しているが、回路基板１０の無機配向膜２０のみがシランカップリング剤層２２を有しており、対向基板３０の無機配向膜４０はシランカップリング剤層４２を有していなくてもよい。回路基板１０と対向基板３０を貼り合わせて液晶装置１００を製造する際に、回路基板１０のシランカップリング剤層２２と対向基板３０のシランカップリング剤層４２とが対向するように位置決めする必要がないので、液晶装置１００の歩留まりを向上させることができるからである。
【００７１】
また、本実施形態の液晶装置１００はスイッチング素子としてＴＦＴを備えているが、スイッチング素子として薄膜ダイオード（Thin Film Diode, TFD）等の二端子型素子を備えていてもよい。さらに、本実施形態の液晶装置１００は透過型であるが、反射型であってもよい。
【００７２】
なお、本実施形態の液晶装置の製造方法は、そのシランカップリング剤層分割工程において真空紫外線が出射する光源に低圧水銀ランプを用いているが、エキシマレーザやエキシマランプ等でもよい。
【００７３】
また、本実施形態の電子機器は液晶プロジェクタ１０００であるが、表示部が設けられていれば他の電子機器でもよく、例えば、携帯電話、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、ファクシミリ装置、デジタルカメラ、テレビ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示板および宣伝広告用ディスプレイ等でもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１００…液晶装置、１１０、１２０、１３０…光変調手段、１０…回路基板、１１、３１…基板本体、１２…画素電極、１３…スイッチング素子、１３ａ…ゲート、１３ｂ…ソース、１３ｃ…ドレイン、１４…信号線、１５…走査線、１６…画素電位容量誘電体層、１７…平坦化層、２０、４０…無機配向膜、２１、４１…斜方蒸着膜、２２、４２…シランカップリング剤層、２２ａ、４２ａ…長鎖シランカップリング剤、２２ｂ、４２ｂ…短鎖シランカップリング剤、３０…対向基板、３２…共通電極、３３…遮光膜、５０…液晶、５１、５２…液晶分子、７０…ＣＶＤ装置、７１、８０…密閉容器、７２…ヒータ、８１、８２…フォトマスク、８１ａ、８２ａ…部分、２００…光源、２０１…ランプ、２０２…リフレクタ、３０１…第１ダイクロイックミラー、３０２…第２ダイクロイックミラー、３１０…第１反射ミラー、３２０…投射レンズ、４００…導光手段、４１１、４１２…第２反射ミラー、４２１…入射レンズ、４２２…リレーレンズ、４２３…出射レンズ、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…スクリーン、１０００…液晶プロジェクタ、θ１、θ１'、θ２、θ２'…プレチルト角、Ｓ１…内側部分、Ｓ２…外側部分、ＵＶ…真空紫外線
【技術分野】
【０００１】
本発明は無機配向膜を備えた液晶装置、液晶装置の製造方法及び電子機器に関する。特に、液晶プロジェクタ（Liquid Crystal Projector）のライトバルブ（Light Valve）に好適な液晶装置、液晶装置の製造方法及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶プロジェクタの高輝度化や小型化に伴って、液晶プロジェクタの液晶装置（Liquid Crystal Display）には小さい面積に強い光が入射されるので、従来のポリイミド等からなる有機配向膜では光や熱による劣化や変質のおそれがあった。そこで、ＳｉＯ２等の珪素酸化物を斜方蒸着してなる蒸着膜を無機配向膜として用いた液晶装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、前記無機配向膜は垂直配向方式の有機配向膜に比べて液晶分子の配向規制力が弱いとともに、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板等の回路基板における複数の画素電極の外側に対応する部分（以下、「外側部分」という。）はスイッチング素子と走査線と信号線とが高精細に配設されているために画素電位を印加すると横方向電界が発生することにより、前記外側部分の液晶に配向不良が発生するので、表示欠陥や画質低下が引き起こされた、表示として使用不可能な不適格領域が発生してしまう。特に、この不適格領域はＦＨＤ（Full High Definition）以上の画素数を有する高精細なディスプレイに顕著に現れてしまう。このため、無機配向膜が液晶に付与するプレチルト角（Pretilt Angle）を大きくして液晶分子を傾斜した姿勢に配向すると、前記不適格領域は低減されるが液晶装置のコントラスト特性が低下してしまう。一方、無機配向膜が液晶に付与するプレチルト角を小さくして液晶分子を起立した姿勢に配向すると、液晶装置のコントラスト特性の低下は抑制されるが前記不適格領域が増加してしまう。したがって、無機配向膜では前記不適格領域の低減とコントラスト特性の低下抑制とを両立させることができないという問題があった。
【０００４】
この問題点を解決するために、回路基板における前記外側部分のプレチルト角を回路基板における複数の画素電極の内側に対応する部分（以下、「内側部分」という。）のプレチルト角に比べて大きくして、前記不適格領域の低減とコントラスト特性の低下抑制とを両立させた液晶装置が考案されている。この種類の液晶装置は例えば特許文献２に記載されている。
【０００５】
特許文献２に記載の液晶装置は、マトリックス状に配列された複数の画素電極を備えた回路基板と対向基板とシール材とによって囲まれた閉鎖空間内に液晶が充填されてなる液晶装置であって、前記回路基板の前記内側部分に第１無機配向膜と第２無機配向膜とが２層設けられているとともに、前記回路基板の前記外側部分に前記第２無機配向膜が１層設けられており、又は、前記回路基板の前記内側部分に前記第１無機配向膜が１層設けられているとともに、前記回路基板の前記外側部分に前記第２無機配向膜が１層設けられており、前記外側部分における前記液晶のプレチルト角を前記内側部分における前記液晶のプレチルト角より大きい角度に設定してなる液晶装置が記載されている。ここで、プレチルト角とは基板平面に直交する方向と液晶分子の長軸方向（Director）とのなす角度をいう。
【０００６】
また、シランカップリング剤（Silane Coupling Agents）によって無機配向膜を表面処理してなる液晶装置が考案されており、例えば、特許文献３に記載されている。この特許文献３に記載の液晶装置は、一対の基板とシール材とによって囲まれた閉鎖空間内に液晶が充填されてなる液晶装置であって、前記一対の基板の各内面上に珪素酸化物を斜方蒸着してなる無機配向膜が設けられ、これら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剤によって表面処理されてなる液晶装置が記載されている。これにより、無機配向膜の表面が撥水化されて防湿性が向上し、水分による液晶劣化を低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１２６４６３号公報
【特許文献２】特開２００５−１０７３７３号公報
【特許文献３】特開２００７−１２７７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載の液晶装置は、前記第１無機配向膜と前記第２無機配向膜との２種類の無機配向膜が設けられていることにより、斜方蒸着を２回行う必要があるので、製造コストが増加してしまうという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載の液晶装置のうち、前記回路基板の前記内側部分に第１無機配向膜と第２無機配向膜とが２層設けられているとともに、前記回路基板の前記外側部分に前記第２無機配向膜が１層設けられているものは、前記内側部分と前記外側部分との境界位置に前記第１無機配向膜の膜厚と同じ厚みを備えた段差が形成され、この段差によって前記液晶に配向不良が生ずるので、前記不適格領域の低減が抑制されてしまうという問題がある。
【００１０】
そこで、上記問題点を解決するものであり、その課題は、前記外側部分における前記液晶のプレチルト角を前記内側部分における前記液晶のプレチルト角より大きい角度に設定してなる液晶装置、液晶装置の製造方法及び電子機器であって、製造コストを低減できるとともに前記不適格領域を低減して表示品位を向上できる液晶装置、液晶装置の製造方法及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明の液晶装置は、マトリックス状に配列された複数の画素電極と、前記複数の画素電極をそれぞれ駆動する複数のスイッチング手段と、前記複数のスイッチング手段にそれぞれ接続された複数の信号線及び複数の走査線並びに珪素酸化物からなる斜方蒸着膜を備えた回路基板と、共通電極及び珪素酸化物からなる斜方蒸着膜を備えた対向基板と、前記回路基板及び前記対向基板の間に狭持された液晶と、を有し、前記回路基板と前記対向基板との前記斜方蒸着膜は互いに対向して前記液晶に対面している液晶装置であって、前記回路基板と前記対向基板とのうちの少なくとも前記回路基板の前記斜方蒸着膜上にはシランカップリング剤層が前記複数の画素電極の外側に対応する部分に設けられており、且つ、前記シランカップリング剤層が前記複数の画素電極の内側に対応する部分には設けられておらず、前記シランカップリング剤層は長鎖シランカップリング剤を有しているとともに、前記斜方蒸着膜の膜厚より薄く形成されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、前記回路基板と前記対向基板とのうちの少なくとも前記回路基板の前記斜方蒸着膜上にはシランカップリング剤層が前記複数の画素電極の外側に対応する部分に設けられており、且つ、前記シランカップリング剤層が前記複数の画素電極の内側に対応する部分には設けられておらず、前記シランカップリング剤層は前記斜方蒸着膜の膜厚より薄く形成されていることにより、前記回路基板と前記対向基板とのうちの少なくとも前記回路基板において、前記複数の画素電極の外側に対応する部分と前記複数の画素電極の内側に対応する部分との境界位置に、前記斜方蒸着膜の膜厚より薄い厚みを備えた段差が形成されるので、前記回路基板における前記複数の画素電極の外側に対応する部分に斜方蒸着膜を１層設けるとともに前記回路基板における前記複数の画素電極の内側に対応する部分に斜方蒸着膜を２層設ける場合に比べて、前記段差を低くすることができ、この段差に起因する前記液晶の配向不良を低減して不適格領域を低減でき、表示品位を向上できる。
【００１３】
ここで、前記長鎖シランカップリング剤は長鎖の有機官能基を備えたシランカップリング剤であり、前記長鎖の有機官能基は炭素数が８以上の有機官能基であり、前記有機官能基は例えばアルキル基である。前記長鎖シランカップリング剤は例えばデシルトリメトキシシランである。
【００１４】
また、前記シランカップリング剤層は前記長鎖シランカップリング剤と短鎖シランカップリング剤とを有していてもよい。前記短鎖シランカップリング剤は短鎖の有機官能基を備えたシランカップリング剤であり、前記短鎖の有機官能基は炭素数が１の有機官能基であり、前記有機官能基は例えばメチル基である。前記短鎖シランカップリング剤は例えばヘキサメチルジシラザンやトリメチルメトキシシランやメチルトリメトキシシランやビニルオキシトリメチルシランである。
【００１５】
本発明において、前記シランカップリング剤層は前記回路基板の前記斜方蒸着膜上にのみ設けられていることを特徴とする。この発明によれば、前記シランカップリング剤層は前記回路基板の前記斜方蒸着膜上に設けられており、前記対向基板の前記斜方蒸着膜上に設けられていないので、前記回路基板の前記シランカップリング剤層と前記対向基板の前記シランカップリング剤層とが対向するように位置決めすることなく前記回路基板と前記対向基板とを貼り合わせることができ、前記シランカップリング剤層が前記回路基板と前記対向基板との両方に設けられている場合に比べて液晶装置の歩留まりを向上できる。
【００１６】
本発明において、前記シランカップリング剤層は前記回路基板と前記対向基板との両方の前記斜方蒸着膜上に設けられていることを特徴とする。この発明によれば、前記シランカップリング剤層が前記回路基板と前記対向基板との両側から前記液晶を配向するので、前記シランカップリング剤層が前記回路基板の一方側から前記液晶を配向する場合に比べて、前記液晶中の液晶分子の姿勢を揃えることができ、前記液晶の配向性を向上できる。
【００１７】
本発明の液晶装置の製造方法は、マトリックス状に配列された複数の画素電極を備えた回路基板と共通電極を備えた対向基板との間に液晶を狭持してなる液晶装置の製造方法であって、前記回路基板及び前記対向基板の両方の基板表面上に珪素酸化物を斜方蒸着法を用いて全面に亘って蒸着して斜方蒸着膜を形成する斜方蒸着膜形成工程と、前記斜方蒸着膜を長鎖シランカップリング剤によって表面処理して前記斜方蒸着膜の全面に亘ってシランカップリング剤層を形成するシランカップリング剤層形成工程と、真空紫外線をフォトマスクを通して前記シランカップリング剤層に照射して前記複数の画素電極の内側に対応する部分の前記シランカップリング剤層を除去し、前記シランカップリング剤層を前記複数の画素電極の外側に対応する部分に設けるシランカップリング剤層分割工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、前記シランカップリング剤層形成工程においてシランカップリング剤層を前記斜方蒸着膜の全面に亘って形成した後、前記シランカップリング剤層分割工程において真空紫外線をフォトマスクを通して前記シランカップリング剤層に照射して前記複数の画素電極の内側に対応する部分の前記シランカップリング剤層を除去して、前記シランカップリング剤層を前記複数の画素電極の外側に対応する部分に設けるので、斜方蒸着膜形成工程を２回行う場合に比べて、液晶装置を簡単かつ短時間に製造することができ、液晶装置の製造コストを低減できる。
【００１９】
ここで、前記長鎖シランカップリング剤は長鎖の有機官能基を備えたシランカップリング剤であり、前記長鎖の有機官能基は炭素数が８以上の有機官能基であり、前記有機官能基は例えばアルキル基である。前記長鎖シランカップリング剤は例えばデシルトリメトキシシランである。また、前記シランカップリング剤層形成工程の表面処理方法は例えば化学気相成長法である。
【００２０】
本発明において、前記シランカップリング剤層形成工程は前記斜方蒸着膜を前記長鎖シランカップリング剤によって表面処理した後に短鎖シランカップリング剤によって表面処理することを特徴とする。この発明によれば、前記斜方蒸着膜を前記長鎖シランカップリング剤によって表面処理した後に前記短鎖シランカップリング剤によって表面処理してなるシランカップリング剤層は、前記斜方蒸着膜を前記長鎖シランカップリング剤によって表面処理してなるシランカップリング剤層に比べて、プレチルト角が大きい角度になるので、前記液晶の液晶分子を横倒し易くすることができ、液晶装置の表示品位を向上できる。
【００２１】
ここで、前記短鎖シランカップリング剤は短鎖の有機官能基を備えたシランカップリング剤であり、前記短鎖の有機官能基は炭素数が１の有機官能基であり、前記有機官能基は例えばメチル基である。前記短鎖シランカップリング剤は例えばヘキサメチルジシラザンやトリメチルメトキシシランやメチルトリメトキシシランやビニルオキシトリメチルシランである。また、前記シランカップリング剤層形成工程の表面処理方法は例えば化学気相成長法である。
【００２２】
本発明の電子機器は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の液晶装置、あるいは請求項４又は請求項５に記載の製造方法によって得られた液晶装置を有することを特徴とする。この発明によれば、電子機器の表示品位が向上したものになる。
【発明の効果】
【００２３】
以上、説明したように本発明によれば、シランカップリング剤層が斜方蒸着膜上の複数の画素電極の外側に対応する部分に設けられており、且つ、前記シランカップリング剤層が前記複数の画素電極の内側に対応する部分には設けられておらず、このシランカップリング剤層は斜方蒸着膜の膜厚より薄く形成されていることにより、前記複数の画素電極の内側に対応する部分に２層の斜方蒸着膜を設けるとともに前記複数の画素電極の外側に対応する部分に１層の斜方蒸着膜を設けた場合に比べて、複数の画素電極の内側に対応する部分と前記複数の画素電極の外側に対応する部分との境界位置の段差を低くすることができるので、段差に起因する液晶の配向不良を低減して液晶装置の表示品位を向上できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る実施形態の液晶装置の概略構造を模式的に示す概略縦断面図である。
【図２】本実施形態に係る液晶装置の１画素分の構造を模式的に示す概略縦断面図である。
【図３】斜方蒸着膜単独のプレチルト角に対する無機配向膜のプレチルト角を測定したグラフである。
【図４】長鎖シランカップリング剤と短鎖シランカップリング剤とからなるシランカップリング剤層を模式的に示す部分拡大図（ａ）と、長鎖シランカップリング剤のみからなるシランカップリング剤層を模式的に示す部分拡大図（ｂ）である。
【図５】画素縁部の透過率分布を示すグラフである。
【図６】無機配向膜の製造工程を模式的に示す概略縦断面図（ａ）〜（ｅ）である。
【図７】ＣＶＤ装置の概略構造を模式的に示す概略縦断面図である。
【図８】液晶プロジェクタの要部を模式的に示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［液晶装置］
以下、本発明に係る実施形態の液晶装置について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る実施形態の液晶装置の概略構造を模式的に示す概略縦断面図であり、図２は本実施形態に係る液晶装置の１画素分の構造を模式的に示す概略縦断面図である。図１に示すように、本実施形態の液晶装置１００は回路基板１０と対向基板３０と液晶５０を有している。なお、この図１ではＴＦＴスイッチング素子や信号線や走査線等を省略している。
【００２６】
この回路基板１０は、基板本体１１と複数の画素電極１２と無機配向膜２０とを有している。この基板本体１１はガラスや石英やアクリル樹脂等の透光性材料からなる平板であり、複数の画素電極１２はインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide、以下ＩＴＯという。）等からなるものである。この基板本体１１の内面上に複数の画素電極１２がマトリックス状に配置されており、基板本体１１と複数の画素電極１２との上に基板本体１１の全面に亘って無機配向膜２０が積層されている。
【００２７】
図２に示すように、この回路基板１０の基板本体１１と複数の画素電極１２との間には、これら複数の画素電極１２をそれぞれ駆動するゲート１３ａ、ソース１３ｂ及びドレイン１３ｃ等を備えた複数のスイッチング素子１３と、これら複数のスイッチング素子１３にそれぞれ接続された複数の信号線１４および複数の走査線１５と、いわゆる蓄電容量を形成するための画素電位容量誘電体層１６と、平坦化層１７とがそれぞれ設けられている。
【００２８】
図１及び図２に示すように、上記対向基板３０は基板本体３１と共通電極３２と無機配向膜４０とを有している。この基板本体３１はガラスや石英やアクリル樹脂等の透光性材料からなる平板であり、共通電極３２はＩＴＯ等からなるものである。この基板本体３１の内面上の全面に亘って共通電極３２が設けられており、この共通電極３２の上に基板本体３１の全面に亘って無機配向膜４０が積層されている。
【００２９】
また、回路基板１０の複数の画素電極１２の外側に対応する部分（以下、「外側部分Ｓ２」という。）に遮光膜３３が設けられており、液晶装置１００の外側部分Ｓ２は非表示領域になっているとともに、液晶装置１００の複数の画素電極１２の内側に対応する部分（以下、「内側部分Ｓ１」という。）は表示領域になっている。これにより、液晶装置１００の表示を高精細にできる。
【００３０】
図１に示すように、回路基板１０と対向基板３０とにおける無機配向膜２０、４０はいずれも斜方蒸着膜２１、４１とシランカップリング剤層２２、４２とを有している。この斜方蒸着膜２１、４１はＳｉＯ２やＳｉＯ等の珪素酸化物からなる多数の柱状体が密集してなるものであり、基板本体１１、３１の内面上の略全面に亘って設けられている。この斜方蒸着膜２１、４１の多数の柱状体は基板本体１１、３１に対して傾斜しており、この傾斜角度によって液晶５０の液晶分子にプレチルト角が付与されるようになっている。これら斜方蒸着膜２１と斜方蒸着膜４１とは同一物である。
【００３１】
無機配向膜２０、４０のシランカップリング剤層２２、４２はそれぞれ少なくとも長鎖シランカップリング剤を有している。これらシランカップリング剤層２２とシランカップリング剤層４２は同一物である。本実施形態ではシランカップリング剤層２２、４２はいずれも長鎖シランカップリング剤と短鎖シランカップリング剤とを含んでいる。
【００３２】
ここで、長鎖シランカップリング剤とは長鎖の有機官能基を備えたシランカップリング剤をいい、短鎖シランカップリング剤とは短鎖の有機官能基を備えたシランカップリング剤をいう。一般的にシランカップリング剤は一分子中に有機官能基と加水分解基とを併せもつ有機珪素化合物であり、有機材料と無機材料を結ぶ仲介役としての働きをするので、複合材料の機械的強度の向上や接着性の改良、樹脂改良、表面改良等に用いられる。シランカップリング剤の構造式は、珪素原子をＳｉとし、アルキル基（−Ｒ）等の有機官能基をＸとし、メトキシ基（−ＯＣＨ３）等の加水分解基をＹとすると、式（ＸＳｉＹ３）によって表される。有機官能基がアルキル基（ＣｎＨ２ｎ＋１）−である場合、炭素数ｎが多くなるほど分子量が大きくなって長鎖になり、炭素数ｎが少なくなるほど分子量が小さくなって短鎖になる。本実施形態において長鎖の有機官能基とは炭素数ｎが８以上の有機官能基をいい（ｎ≧８）、短鎖の有機官能基とは炭素数ｎが１の有機官能基をいう（ｎ＝１）。
【００３３】
本実施形態では長鎖シランカップリング剤としてデシルトリメトキシシラン（英語化学名：N-Decyltrimethoxysilane, 分子式：Ｃ１３Ｈ３０Ｏ３Ｓｉ、Chemical Abstracts Service(CAS)番号：5575-48-4）を用いた。このデシルトリメトキシシランの構造式（１）を以下に示す。
【００３４】
【化１】
【００３５】
また、本実施形態では短鎖シランカップリング剤としてヘキサメチルジシラザン（英語化学名：Hexamethyldisilazane, 分子式：Ｃ６Ｈ１９ＮＳｉ２、CAS番号：999-97-3）と、トリメチルメトキシシラン（英語化学名：Methoxytrimethylsilane, 分子式：Ｃ４Ｈ１２ＯＳｉ、CAS番号：1825-61-2）と、メチルトリメトキシシラン（英語化学名：Trimethoxy(methyl)silane, 分子式：Ｃ４Ｈ１２Ｏ３Ｓｉ、CAS番号：1185-55-3）と、ビニルオキシトリメチルシラン（英語化学名：Vinyloxytrimethylsilane, 分子式：Ｃ５Ｈ１２ＯＳｉ、CAS番号：6213-94-1）とをそれぞれ用いた。ヘキサメチルジシラザンの構造式（２）とトリメチルメトキシシランの構造式（３）とメチルトリメトキシシランの構造式（４）とビニルオキシトリメチルシランの構造式（５）とを以下に示す。
【００３６】
【化２】
【００３７】
【化３】
【００３８】
【化４】
【００３９】
【化５】
【００４０】
図３に示すように、斜方蒸着膜単独のプレチルト角θ１'と斜方蒸着膜及びシランカップリング剤層を含む無機配向膜のプレチルト角θ２'とを比較すると、プレチルト角θ１'が４°のときデシルトリメトキシシラン及びヘキサメチルジシラザンのシランカップリング剤層を含む無機配向膜のプレチルト角θ２'は９°になり（図３の△参照）、プレチルト角θ１'が５°のときデシルトリメトキシシラン及びトリメチルメトキシシランからなるシランカップリング剤層を含む無機配向膜のプレチルト角θ２'と、デシルトリメトキシシラン及びメチルトリメトキシシランからなるシランカップリング剤層を含む無機配向膜のプレチルト角θ２'とはいずれも１０°近くになり（図３の○及び▽参照）、さらに、プレチルト角θ１'が５°のときデシルトリメトキシシラン及びビニルオキシトリメチルシランからなるシランカップリング剤層を含む無機配向膜のプレチルト角θ２'は１１°になった（図３の□参照）。したがって、斜方蒸着膜とシランカップリング剤層とを含む無機配向膜のプレチルト角θ２'は斜方蒸着膜単独のプレチルト角θ１'に比べて４°〜６°程大きくなる（θ２'＞θ１'）。
【００４１】
図４（ａ）に示すように、これは、短鎖シランカップリング剤２２ｂ（４２ｂ）の加水分解基が長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）と反応していない、斜方蒸着膜２１（４１）の表面にあるシラノール基の水酸基（ＯＨ−）と反応するので、長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）に比べて付着量が少ないとともに、短鎖シランカップリング剤自体が垂直配向を阻害する働きをするからだと考えられる。
【００４２】
また、別の実施形態のシランカップリング剤層は長鎖シランカップリング剤のみから構成されている。図３に示すように、斜方蒸着膜単独のプレチルト角θ１'が３°と４°と５°のとき、デシルトリメトキシシランからなるシランカップリング剤層を含む無機配向膜のプレチルト角θ２'は５°と６°と７°にそれぞれなった（図３の◇参照）。したがって、斜方蒸着膜と長鎖シランカップリング剤のみからなるシランカップリング剤層とを含む無機配向膜のプレチルト角θ２'は、斜方蒸着膜単独のプレチルト角θ１'に比べて約２°大きくなる（θ２'＞θ１'）。
【００４３】
図４（ｂ）に示すように、これは、長鎖シランカップリング剤（デシルトリメトキシシラン）２２ａ、（４２ａ）の加水分解基（メトキシ基（−ＯＣＨ３））が斜方蒸着膜２１（４１）の表面にあるシラノール基の水酸基（ＯＨ−）と反応し、長鎖シランカップリング剤２２ａ、（４２ａ）の長鎖の有機官能基（アルキル基）が伸びて、長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）が斜方蒸着膜２１（４１）に針状に付着し、この長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）の針状体と斜方蒸着膜２１（４１）の柱状体との相乗効果が液晶に作用するからだと考えられる。
【００４４】
なお、長鎖シランカップリング剤としては、デシルトリメトキシシランの他に、ドデシルトリメトキシシラン（英語化学名：Dodecyltrimethoxysilane, 分子式：Ｃ１５Ｈ３４Ｏ３Ｓｉ、CAS番号：3069-21-4）やトリメトキシテトラデシルシラン（英語化学名：Trimethoxytetradecylsilane, 分子式：Ｃ１７Ｈ３８Ｏ３Ｓｉ、CAS番号：83038-82-8）やドデシルトエイエトキシシラン（N-Dodecyltriethoxysilane, 分子式：Ｃ１８Ｈ４０Ｏ３Ｓｉ、CAS番号：18536-91-9）やヘキサデシルトリメトキシシラン（英語化学名：Hexadecyltrimethoxysilane, 分子式：Ｃ１９Ｈ４２Ｏ３Ｓｉ、CAS番号：16415-12-6）やオクタデシルトリメトキシシラン（英語化学名：Octadecyltrimethoxysilane, 分子式：Ｃ２１Ｈ４６Ｏ３Ｓｉ、CAS番号：3069-42-9）等が考えられる。これらシランカップリング剤の有機官能基はデシルトリメトキシシランの有機官能基より炭素数が多く、長鎖になっているからである。
【００４５】
図１に示すように、無機配向膜２０、４０のシランカップリング剤層２２、４２は外側部分Ｓ２に設けられており、且つ、内側部分Ｓ１には設けられていない。このため、無機配向膜２０、４０の内側部分Ｓ１では斜方蒸着膜２１、４１が露出しているとともに、無機配向膜２０、４０の外側部分Ｓ２ではシランカップリング剤層２２、４２が露出しており、無機配向膜２０、４０は内側部分Ｓ１と外側部分Ｓ２との境界位置にシランカップリング剤層２２、４２の膜厚と同じ厚みを備えた段差が形成されている。
【００４６】
ここで、斜方蒸着膜２１、４１の膜厚は５０ｎｍから１００ｎｍまでの範囲内であるとともに、シランカップリング剤層２２、４２の膜厚は３ｎｍ未満であり、このシランカップリング剤層２２、４２の膜厚は斜方蒸着膜２１、４１の膜厚より薄くなっている。したがって、無機配向膜２０、４０の内側部分Ｓ１と外側部分Ｓ２との境界位置にある段差は、内側部分Ｓ１に斜方蒸着膜を２層設けるとともに外側部分Ｓ２に斜方蒸着膜を１層設けた場合の無機配向膜の段差に比べて低くなっている。これにより、当該段差に起因する液晶の配向不良を低減できる。
【００４７】
また、液晶５０は負の誘電異方性を有し、電圧の印加により液晶分子が回動するものであり、回路基板１０と対向基板３０との間に狭持されており、無機配向膜２０、４０の内側部分Ｓ１では斜方蒸着膜２１、４１が液晶５０に対面しているとともに、無機配向膜２０、４０の外側部分Ｓ２ではシランカップリング剤層２２、４２が液晶５０に対面している。したがって、液晶５０における内側部分Ｓ１の液晶分子５１は斜方蒸着膜２１、４１によってプレチルト角θ１が付与されるようになっており、外側部分Ｓ２の液晶分子５２は斜方蒸着膜２１、４１とシランカップリング剤層２２、４２とによってプレチルト角θ２が付与されるようになっている。ここで、プレチルト角とは基板表面に直交する方向と液晶分子の長軸方向とのなす角度をいう。
【００４８】
ここで、図３に示すように、斜方蒸着膜とシランカップリング剤層とを含む無機配向膜によって付与されるプレチルト角θ２'は斜方蒸着膜単独のプレチルト角θ１'に比べて大きくなるので（θ２'＞θ１'）、液晶５０における外側部分Ｓ２の液晶分子５２のプレチルト角θ２は、内側部分Ｓ１の液晶分子５１のプレチルト角θ１に比べて大きくなっており（θ２＞θ１）、回路基板１０と対向基板３０との間に電圧が印加されていないときには、外側部分Ｓ２の液晶分子５２は内側部分Ｓ１の液晶分子５１に比べて傾斜した姿勢に配向されている。
【００４９】
言い換えると、液晶５０における内側部分Ｓ１の液晶分子５１のプレチルト角θ１は、外側部分Ｓ２の液晶分子５２のプレチルト角θ２に比べて小さくなっており（θ１＜θ２）、回路基板１０と対向基板３０との間に電圧が印加されていないときには、内側部分Ｓ１の液晶分子５１は外側部分Ｓ２の液晶分子５２に比べて起立した姿勢に配向されている。
【００５０】
この状態において、図１に示すように、液晶装置１００の外側部分Ｓ２は非表示領域になっているとともに、液晶装置１００の内側部分Ｓ１は表示領域になっており、液晶５０の内側部分Ｓ１の液晶分子５１のみが液晶装置１００の表示に寄与しており、液晶５０の外側部分Ｓ２の液晶分子５２は液晶装置１００の表示に寄与していない。これにより、液晶５０の外側部分Ｓ２の液晶部分市５２に起因する液晶装置１００のコントラスト特性の低下を抑制できる。
【００５１】
図５は画素縁部の透過率分布を示すグラフである。このグラフは画素電極の幅長が１０μｍであるとともに、画素電極の間の幅長が１μｍである液晶装置を用いたシミュレーション（Simulation）結果であり、横軸の０位置が画素縁の位置を示し、横軸のプラス側（右側）は画素電極が設けられた内側部分Ｓ１であり、横軸のマイナス側（左側）は画素電極が設けられていない外側部分Ｓ２である。この状態において、液晶装置１００に電圧を印加すると、二点鎖線ｃで示すように内側部分Ｓ１の透過率が１になるとともに外側部分Ｓ２の透過率が０になるのが理想であるが、内側部分Ｓ１と外側部分Ｓ２のプレチルト角θ１、θ２を同じ３°に設定した場合（θ１＝θ２＝３°）では点線ｂに示す透過率分布になり、内側部分Ｓ１のプレチルト角θ１を３°にするとともに外側部分Ｓ２のプレチルト角θ２を７°にして、外側部分Ｓ２のプレチルト角θ２を内側部分Ｓ１のプレチルト角θ１より大きくした場合（θ１＝３°、θ２＝７°、θ２＞θ１）では実線ａに示す透過率分布になった。
【００５２】
図５に示すように、内側部分Ｓ１のプレチルト角θ１と外側部分Ｓ２のプレチルト角θ２を同じにした場合（θ１＝θ２）では画素縁から約１．０μｍ内側部分Ｓ１に入った位置までの範囲は透過率が不十分であり、表示として使用不可能な不適格領域になっている（点線ｂ参照）。一方、外側部分Ｓ２のプレチルト角θ２を内側部分Ｓ１のプレチルト角θ１より大きくした場合（θ２＞θ１）では画素縁から約０．８μｍ内側部分Ｓ１に入った位置までの範囲が不適格領域になっている（実線ａ参照）。したがって、外側部分Ｓ２のプレチルト角θ２を内側部分Ｓ１のプレチルト角θ１より大きくすると、外側部分Ｓ２と内側部分Ｓ１のプレチルト角θ１、θ２を同じにした場合に比べて、不適格領域が低減される。これは内側部分Ｓ１の液晶分子５１が液晶５０の粘性により外側部分Ｓ２の液晶分子５２に追随して横倒するからだと考えられる。
【００５３】
上述のように構成された液晶装置１００は、その内側部分Ｓ１では光が回路基板１０と液晶５０と対向基板３０とを順次透過して液晶装置１００の外側に出射し、その外側部分Ｓ２では光が遮光膜３３によって遮られて液晶装置１００の外側に出射しない。
【００５４】
この実施形態では、液晶５０における外側部分Ｓ２のプレチルト角θ２は内側部分Ｓ１のプレチルト角θ１に比べて大きい角度に設定されており、電圧印加によって内側部分Ｓ１の液晶分子５１を外側部分Ｓ２の液晶分子５２に追随させて横倒させることができるので、外側部分Ｓ２と内側部分Ｓ１のプレチルト角θ１、θ２を同じにした場合に比べて、液晶装置１００の不適格領域を低減でき、液晶装置１００の表示を高精細にできる。
【００５５】
また、液晶５０における内側部分Ｓ１の液晶分子５１は外側部分Ｓ２の液晶分子５２に比べて起立した姿勢に配向されており、遮光膜３３によって液晶５０の内側部分Ｓ１の液晶分子５１のみが液晶装置１００の表示に寄与しており、液晶５０の外側部分Ｓ２の液晶分子５２は液晶装置１００の表示に寄与していないので、液晶５０の外側部分Ｓ２の液晶分子５２に起因する液晶装置１００のコントラスト特性の低下を抑制できる。
【００５６】
この実施形態では、シランカップリング剤層２２、４２は斜方蒸着膜２１、４２の外側部分Ｓ２に設けられており、且つ、斜方蒸着膜２１、４２の内側部分Ｓ１に設けられておらず、無機配向膜２０、４０は内側部分Ｓ１と外側部分Ｓ２との境界位置にシランカップリング剤層２２、４２の膜厚と同じ厚みを備えた段差が形成されており、このシランカップリング剤層２２、４２の膜厚は斜方蒸着膜２１、４１の膜厚より薄くなっているので、内側部分Ｓ１に斜方蒸着膜を２層設けるとともに外側部分Ｓ２に斜方蒸着膜を１層設ける場合に比べて、この段差を低くすることができ、この段差に起因する液晶５０の配向不良を低減して液晶５０の配向性を向上させることができる。
【００５７】
また、回路基板１０と対向基板３０との両方の斜方蒸着膜２１、４１にシランカップリング剤層２２、４２が設けられており、回路基板１０と対向基板３０の間に液晶５０が狭持されていることにより、液晶５０は回路基板１０と対向基板３０との両側からシランカップリング剤層２２、４２によって配向させられるので、回路基板１０の斜方蒸着膜２１のみにシランカップリング剤層２２が設けられて、液晶５０が回路基板１０の一方側からシランカップリング剤層２２によって配向させられる場合に比べて、液晶５０の配向性を向上できる。
【００５８】
［液晶装置の製造方法］
次に、図６（ａ）から図６（ｅ）までを参照して本発明に係る実施形態の液晶装置の製造方法を詳細に説明する。図６（ａ）から図６（ｅ）までは無機配向膜の製造工程を模式的に示す概略縦断面図である。本実施形態の液晶装置の製造方法は、電極形成工程と、斜方蒸着膜形成工程と、シランカップリング剤層形成工程と、シランカップリング剤層分割工程とを有している。
【００５９】
まず、ガラスや石英やアクリル樹脂等の透光性材料からなる基板本体１１、３１を２枚用意して、電極形成工程を行う。図６（ａ）に示すように、この電極形成工程では、一方の基板本体１１の基板表面上に図示しない半導体層、走査線や信号線等の各種配線を公知の方法で形成してから複数の画素電極１２を公知の方法で形成し、他方の基板本体３１の基板表面上に遮光膜３３と共通電極３２を公知の方法で形成する。
【００６０】
図６（ｂ）に示すように、次に斜方蒸着膜形成工程を行う。この斜方蒸着膜形成工程では２枚の基板本体１１、３１の基板表面上にＳｉＯ２等の珪素酸化物を公知の斜方蒸着法を用いて全面に亘ってそれぞれ蒸着して、斜方蒸着膜２１、４１をそれぞれ形成する。
【００６１】
次にシランカップリング剤層形成工程を行う。図６（ｃ）に示すように、このシランカップリング剤層形成工程では、２枚の基板本体１１、３１の基板表面上に全面に亘ってシランカップリング剤層２２、４２をそれぞれ形成する。
【００６２】
具体的には、化学気相成長法（Chemical Vapor Deposition, 以下ＣＶＤという。）を用いる。図７に示すように、基板本体１１（３１）と液状の長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）とをＣＶＤ装置７０の真空槽の如き密閉容器７１に入れた状態で、この長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）をヒータ７２によって気化させて、基板本体１１（３１）の基板表面の全面に亘って付着させてから、長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）を密閉容器７１から取り出して液状の短鎖シランカップリング剤２２ｂ（４２ｂ）を密閉容器７１に入れて、この状態で、短鎖シランカップリング剤２２ｂ（４２ｂ）をヒータ７２によって気化させて、基板本体１１、３１の基板表面の全面に亘って付着させる。本実施形態では、長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）にデシルトリメトキシシランを用いて大気圧下において１５０℃で１時間処理を行ってから、短鎖シランカップリング剤２２ｂ（４２ｂ）にヘキサメチルジシラザンを用いて大気圧下において２５℃で１時間処理を行った。
【００６３】
別の実施形態のシランカップリング剤層形成工程は、図７に示すように、基板本体１１（３１）と液状の長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）とをＣＶＤ装置７０の真空槽の如き密閉容器７１に入れた状態で、この長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）をヒータ７２によって気化させて、基板本体１１（３１）の基板表面の全面に亘って付着させて、図６（ｃ）に示すように、２枚の基板本体１１、３１の基板表面の全面に亘ってシランカップリング剤層２１、４１をそれぞれ形成する。この実施形態では、長鎖シランカップリング剤２２ａ（４２ａ）にデシルトリメトキシシランを用いて大気圧下において１５０℃で１時間処理を行った。
【００６４】
図６（ｄ）に示すように、次にシランカップリング剤層分割工程を行う。このシランカップリング剤層分割工程では、２枚の基板本体１１、３１を真空槽の如き密閉容器８０に入れた状態で、真空紫外線（Vacuum Ultra Violet）ＵＶを複数の画素電極１２に対応する部分８１ａ、８２ａが開口したフォトマスク８１、８２を通して２枚の基板本体１１、３１の基板表面上にそれぞれ照射する。ここで、真空紫外線とは波長範囲が１００ｎｍから２００ｎｍまでの紫外線をいい、本実施形態では密閉容器８０の中を真空紫外線ＵＶの減衰防止のために１０Ｐａ等に減圧させた状態で、１８５ｎｍから２５０ｎｍまでの波長範囲の真空紫外線が出射する低圧水銀ランプを用いて約１０秒間から５分間までの範囲内の所定時間照射した。
【００６５】
図６（ｅ）に示すように、上記シランカップリング剤層分割工程を行うと、複数の画素電極１２の内側に対応する内側部分Ｓ１のシランカップリング剤層２２、４２は分解して除去され、複数の画素電極１２の外側に対応する外側部分Ｓ２のシランカップリング剤層２２、４２が残存し、シランカップリング剤層２２、４２が外側部分Ｓ２の斜方蒸着膜２１、４１の上に設けられた状態になる。このシランカップリング剤層の除去は、真空紫外線ＵＶの照射によりシランカップリング剤層２２、４２の有機官能基が直接励起されるとともにオゾン等の活性酸素が生成されて、この活性酸素によって励起されたシランカップリング剤層が酸化されるためだと考えられている。
【００６６】
最後に、これら２枚の基板本体１１、３１の間に図示しない環状のシール材を介して貼り合わせて、２枚の基板本体１１、３１とシール材との間の閉鎖空間内に液晶５０を充填し、これら２枚の基板本体１１、３１の外面上に図示しない偏光板をそれぞれ貼付する。これにより、液晶装置１００が製造される。
【００６７】
この実施形態では、シランカップリング剤層分割工程において真空紫外線ＵＶをフォトマスク８１、８２を通して基板本体１１、３１の基板表面上に照射するだけで、シランカップリング剤層２２、４２を外側部分Ｓ２にのみ設けることができるので、斜方蒸着膜形成工程を２回行って２つの斜方蒸着膜を形成する場合に比べて、内側部分Ｓ１と外側部分Ｓ２とでプレチルト角が異なる液晶装置を簡単かつ短時間に製造することができ、液晶装置の製造コストを低減できる。
【００６８】
［電子機器］
次に、本発明の実施形態に係る電子機器の一実施形態としての液晶プロジェクタについて説明する。図８に示すように、液晶プロジェクタ１０００は、メタルハライド等のランプ２０１及びランプ２０１の光を反射するリフレクタ２０２を含む光源２００と、光源２００の白色光に含まれる赤色光を透過するが青色光及び緑色光を反射する第１ダイクロイックミラー３０１と、第１ダイクロイックミラー３０１を透過した赤色光を反射する第１反射ミラー３１０と、第１ダイクロイックミラー３０１によって反射された青色光を透過するが緑色光を反射する第２ダイクロイックミラー３０２と、入射レンズ４２１、リレーレンズ４２２、出射レンズ４２３及び２枚の第２反射ミラー４１１、４１２を含んでおり、第２ダイクロイックミラー３０２を透過した青色光を入射して方向を変換させて出射させる導光手段４００と、上記実施形態に係る液晶装置１００から構成されており、第１反射ミラー３１０によって反射された赤色光、第２ダイクロイックミラー３０２によって反射された緑色光及び導光手段４００から出射される青色光がそれぞれ入射される３つの光変調手段１１０、１２０、１３０と、４つの直角プリズムから構成されており、３つの光変調手段１１０、１２０、１３０からそれぞれ出射された赤色光、緑色光及び青色光を合成して合成光を出射するクロスダイクロイックプリズム５００と、この合成光をスクリーン６００に拡大投射してスクリーン６００にカラー画像を表示させる投射レンズ３２０とを有している。
【００６９】
この実施形態では、液晶プロジェクタ１０００は３つの光変調手段１１０、１２０、１３０を備えており、これら３つの光変調手段１１０、１２０、１３０は上記実施形態に係る液晶装置１００から構成されているので、液晶プロジェクタ１０００の表示品位が向上したものになる。
【００７０】
尚、本実施形態の液晶装置、液晶装置の製造方法及び電子機器は、上述の図示例にのみ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内において種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、本実施形態の液晶装置１００における回路基板１０と対向基板３０の無機配向膜２０、４０はいずれもシランカップリング剤層２２、４２を有しているが、回路基板１０の無機配向膜２０のみがシランカップリング剤層２２を有しており、対向基板３０の無機配向膜４０はシランカップリング剤層４２を有していなくてもよい。回路基板１０と対向基板３０を貼り合わせて液晶装置１００を製造する際に、回路基板１０のシランカップリング剤層２２と対向基板３０のシランカップリング剤層４２とが対向するように位置決めする必要がないので、液晶装置１００の歩留まりを向上させることができるからである。
【００７１】
また、本実施形態の液晶装置１００はスイッチング素子としてＴＦＴを備えているが、スイッチング素子として薄膜ダイオード（Thin Film Diode, TFD）等の二端子型素子を備えていてもよい。さらに、本実施形態の液晶装置１００は透過型であるが、反射型であってもよい。
【００７２】
なお、本実施形態の液晶装置の製造方法は、そのシランカップリング剤層分割工程において真空紫外線が出射する光源に低圧水銀ランプを用いているが、エキシマレーザやエキシマランプ等でもよい。
【００７３】
また、本実施形態の電子機器は液晶プロジェクタ１０００であるが、表示部が設けられていれば他の電子機器でもよく、例えば、携帯電話、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、ファクシミリ装置、デジタルカメラ、テレビ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示板および宣伝広告用ディスプレイ等でもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１００…液晶装置、１１０、１２０、１３０…光変調手段、１０…回路基板、１１、３１…基板本体、１２…画素電極、１３…スイッチング素子、１３ａ…ゲート、１３ｂ…ソース、１３ｃ…ドレイン、１４…信号線、１５…走査線、１６…画素電位容量誘電体層、１７…平坦化層、２０、４０…無機配向膜、２１、４１…斜方蒸着膜、２２、４２…シランカップリング剤層、２２ａ、４２ａ…長鎖シランカップリング剤、２２ｂ、４２ｂ…短鎖シランカップリング剤、３０…対向基板、３２…共通電極、３３…遮光膜、５０…液晶、５１、５２…液晶分子、７０…ＣＶＤ装置、７１、８０…密閉容器、７２…ヒータ、８１、８２…フォトマスク、８１ａ、８２ａ…部分、２００…光源、２０１…ランプ、２０２…リフレクタ、３０１…第１ダイクロイックミラー、３０２…第２ダイクロイックミラー、３１０…第１反射ミラー、３２０…投射レンズ、４００…導光手段、４１１、４１２…第２反射ミラー、４２１…入射レンズ、４２２…リレーレンズ、４２３…出射レンズ、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…スクリーン、１０００…液晶プロジェクタ、θ１、θ１'、θ２、θ２'…プレチルト角、Ｓ１…内側部分、Ｓ２…外側部分、ＵＶ…真空紫外線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックス状に配列された複数の画素電極と、
前記複数の画素電極をそれぞれ駆動する複数のスイッチング手段と、
前記複数のスイッチング手段にそれぞれ接続された複数の信号線及び複数の走査線並びに珪素酸化物からなる斜方蒸着膜を備えた回路基板と、
共通電極及び珪素酸化物からなる斜方蒸着膜を備えた対向基板と、
前記回路基板及び前記対向基板の間に狭持された液晶と、
を有し、
前記回路基板と前記対向基板との前記斜方蒸着膜は互いに対向して前記液晶に対面している液晶装置であって、
前記回路基板と前記対向基板とのうちの少なくとも前記回路基板の前記斜方蒸着膜上にはシランカップリング剤層が前記複数の画素電極の外側に対応する部分に設けられており、且つ、前記シランカップリング剤層が前記複数の画素電極の内側に対応する部分には設けられておらず、
前記シランカップリング剤層は長鎖シランカップリング剤を有しているとともに、前記斜方蒸着膜の膜厚より薄く形成されていることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記シランカップリング剤層は前記回路基板の前記斜方蒸着膜上にのみ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３】
前記シランカップリング剤層は前記回路基板と前記対向基板との両方の前記斜方蒸着膜上に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】
マトリックス状に配列された複数の画素電極を備えた回路基板と共通電極を備えた対向基板との間に液晶を狭持してなる液晶装置の製造方法であって、
前記回路基板及び前記対向基板の両方の基板表面上に珪素酸化物を斜方蒸着法を用いて全面に亘って蒸着して斜方蒸着膜を形成する斜方蒸着膜形成工程と、
前記斜方蒸着膜を長鎖シランカップリング剤によって表面処理して前記斜方蒸着膜の全面に亘ってシランカップリング剤層を形成するシランカップリング剤層形成工程と、
真空紫外線をフォトマスクを通して前記シランカップリング剤層に照射して前記複数の画素電極の内側に対応する部分の前記シランカップリング剤層を除去し、前記シランカップリング剤層を前記複数の画素電極の外側に対応する部分に設けるシランカップリング剤層分割工程と、
を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項５】
前記シランカップリング剤層形成工程は前記斜方蒸着膜を前記長鎖シランカップリング剤によって表面処理した後に短鎖シランカップリング剤によって表面処理することを特徴とする請求項４に記載の液晶装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の液晶装置、あるいは請求項４又は請求項５に記載の製造方法によって得られた液晶装置を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１】
マトリックス状に配列された複数の画素電極と、
前記複数の画素電極をそれぞれ駆動する複数のスイッチング手段と、
前記複数のスイッチング手段にそれぞれ接続された複数の信号線及び複数の走査線並びに珪素酸化物からなる斜方蒸着膜を備えた回路基板と、
共通電極及び珪素酸化物からなる斜方蒸着膜を備えた対向基板と、
前記回路基板及び前記対向基板の間に狭持された液晶と、
を有し、
前記回路基板と前記対向基板との前記斜方蒸着膜は互いに対向して前記液晶に対面している液晶装置であって、
前記回路基板と前記対向基板とのうちの少なくとも前記回路基板の前記斜方蒸着膜上にはシランカップリング剤層が前記複数の画素電極の外側に対応する部分に設けられており、且つ、前記シランカップリング剤層が前記複数の画素電極の内側に対応する部分には設けられておらず、
前記シランカップリング剤層は長鎖シランカップリング剤を有しているとともに、前記斜方蒸着膜の膜厚より薄く形成されていることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記シランカップリング剤層は前記回路基板の前記斜方蒸着膜上にのみ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３】
前記シランカップリング剤層は前記回路基板と前記対向基板との両方の前記斜方蒸着膜上に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】
マトリックス状に配列された複数の画素電極を備えた回路基板と共通電極を備えた対向基板との間に液晶を狭持してなる液晶装置の製造方法であって、
前記回路基板及び前記対向基板の両方の基板表面上に珪素酸化物を斜方蒸着法を用いて全面に亘って蒸着して斜方蒸着膜を形成する斜方蒸着膜形成工程と、
前記斜方蒸着膜を長鎖シランカップリング剤によって表面処理して前記斜方蒸着膜の全面に亘ってシランカップリング剤層を形成するシランカップリング剤層形成工程と、
真空紫外線をフォトマスクを通して前記シランカップリング剤層に照射して前記複数の画素電極の内側に対応する部分の前記シランカップリング剤層を除去し、前記シランカップリング剤層を前記複数の画素電極の外側に対応する部分に設けるシランカップリング剤層分割工程と、
を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項５】
前記シランカップリング剤層形成工程は前記斜方蒸着膜を前記長鎖シランカップリング剤によって表面処理した後に短鎖シランカップリング剤によって表面処理することを特徴とする請求項４に記載の液晶装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の液晶装置、あるいは請求項４又は請求項５に記載の製造方法によって得られた液晶装置を有する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２０１２−２２０５９６（Ｐ２０１２−２２０５９６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８４２４７（Ｐ２０１１−８４２４７）
【出願日】平成２３年４月６日（２０１１．４．６）
【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１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月６日（２０１１．４．６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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