(57)【要約】      （修正有）【課題】イオンアシスト蒸着膜を配向膜に用いた場合に光化学反応が発生しにくい等の利点を生かしつつ、イオンアシスト蒸着膜の欠点をカバーすることのできる液晶装置、液晶装置の製造方法、および電子機器を提供することにある。【解決手段】第１配向膜１６および第２配向膜２６は各々、通常の真空蒸着法により成膜された第１無機膜１６１、２６１（第１柱状構造物５１）と、イオンアシスト蒸着法により成膜された第２無機膜１６２、２６２（第２柱状構造物５２）と、通常の真空蒸着法により成膜された第３無機膜１６３、２６３（第３柱状構造物５３）とを備えている。第２柱状構造物５２は、高密度で表面積が狭いため、液晶層８０との接触面積が狭い。このため、液晶層８０との間で光化学反応が発生しにくい。第２柱状構造物５２は、イオン密度が高くなりやすい等の欠点があるが、かかる欠点は、上層の第３柱状構造物５３にカバーされる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１無機膜と、前記第１無機膜の液晶層側に積層され、前記第１無機膜より密度が高い第２無機膜と、前記第２無機膜の液晶層側に積層され、前記第２無機膜より密度の低い第３無機膜と、を有する配向膜を備えることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶装置において、
前記第１無機膜は、複数の第１カラムを含む第１柱状構造物であり、
前記第２無機膜は、複数の第２カラムを含む第２柱状構造物であり、
前記第３無機膜は、複数の第３カラムを含む第２柱状構造物であり、
前記複数の第２カラムの少なくとも一部は、前記第３無機膜側の端部が凸曲面になっていることを特徴とする液晶装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液晶装置において、
前記複数の第２カラムの平均的な太さは、前記複数の第１カラムの平均的な太さ、および前記複数の第３カラムの平均的な太さより太いことを特徴とする液晶装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の液晶装置において、
少なくとも、前記複数の第２カラム、および前記複数の第３カラムは各々、前記液晶層の厚さ方向に対して斜めに傾いていることを特徴とする液晶装置。
【請求項５】
請求項１から４までの何れか一項に記載の液晶装置において、
前記第２無機膜の膜厚は、前記第１無機膜の膜厚、および前記第３無機膜の膜厚より厚いことを特徴とする液晶装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液晶装置において、
前記第２無機膜の膜厚は、前記第１無機膜の膜厚、前記第２無機膜の膜厚、および前記第３無機膜の膜厚の総和の１／２以上であることを特徴とする液晶装置。
【請求項７】
請求項１から６までの何れか一項に記載の液晶装置において、
第１基板と、前記第１基板に対して前記液晶層を介して対向する第２基板と、を有し、
前記第１基板の前記液晶層側の面、および前記第２基板の前記液晶層側の面の双方に、前記配向膜が設けられていることを特徴とする液晶装置。
【請求項８】
配向膜を形成する工程において、イオンアシストを用いない真空蒸着法により第１無機膜を成膜する第１成膜工程と、前記第１無機膜に対して第２無機膜をイオンアシスト蒸着法により積層する第２成膜工程と、イオンアシストを用いない真空蒸着法により前記第２無機膜に対して第３無機膜を積層する第３成膜工程と、を行うことを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１から７までの何れか一項に記載の液晶装置を備えていることを特徴とする電子機器。
【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、および液晶装置を備えた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置は、一方面側に複数の画素電極および第１配向膜が設けられた第１基板と、第１基板に対向する一方面側に共通電極および第２配向膜が設けられた第２基板と、第１基板と第２基板との間に設けられた液晶層とを有しており、プロジェクター等の投射型表示装置の光変調手段（ライトバルブ）として多用されている。液晶装置においては、第１配向膜および第２配向膜の耐熱性を向上するために、シリコン酸化物等の無機材料を斜方蒸着により形成することが提案されており、この場合、配向膜は、複数のカラムからなる柱状構造物として形成される。
【０００３】
しかしながら、無機配向膜をシリコン酸化膜によって構成した場合、Ｓｉ原子の未結合手（ダングリングボンド）や、Ｓｉ原子同士が結合したダイマー構造（Ｓｉ−Ｓｉ結合）が存在し、かかるＳｉ原子の未結合手は、液晶中や雰囲気中の水分等との反応によって、シラノール基（−Ｓｉ−ＯＨ）により終端されやすい。かかるシラノール基は、反応性が高いため、強い光が照射されると、シラノール基と液晶材料との間で光化学反応が発生しやすい。このような光化学反応が繰り返されると、無機配向膜による液晶分子の配向規制力が低下し、液晶装置の表示性能が除々に低下する。
【０００４】
一方、無機配向膜を形成するにあたって、通常の真空蒸着法である基板加熱蒸着法により下層側の無機配向膜を形成した後、イオンアシスト蒸着法を用い上層側の無機配向膜を形成した構造が提案されている（特許文献１参照）。また、上層の無機配向膜に対して、シランカップリング処理（疎水処理）を行うことが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−７８９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
イオンアシスト蒸着法により成膜した無機配向膜（以下、イオンアシスト蒸着膜という。）は、カラム同士が接する構造になりやすいため、基板加熱蒸着法により成膜した無機配向膜（以下、通常蒸着膜という。）より、緻密で密度が高い。このため、イオンアシスト蒸着膜は、通常蒸着膜より、表面粗さが小さいため、液晶層との接触面積が狭い。従って、イオンアシスト蒸着膜を用いると、シラノール基と液晶材料との光化学反応が発生しにくいという利点がある。しかしながら、イオンアシスト蒸着膜は、活性であるため、イオン密度が増大し、液晶を駆動する際の電荷の漏れが発生しやすいという問題点がある。また、液晶分子を適正に配向させるには、配向膜の最表面が適度な粗さを有していることが必要であるが、イオンアシスト蒸着膜は、表面粗さが小さく、蒸着膜の表面積も小さい。このため、液晶分子に対する配向規制力が小さいという問題点がある。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、イオンアシスト蒸着膜を配向膜に用いた場合に光化学反応が発生しにくい等の利点を生かしつつ、イオンアシスト蒸着膜の欠点をカバーすることのできる液晶装置、液晶装置の製造方法、およ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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る液晶装置の一態様は、第１無機膜と、前記第１無機膜の液晶層側に積層され、前記第１無機膜より密度が高い第２無機膜と、前記第２無機膜の液晶層側に積層され、前記第２無機膜より密度の低い第３無機膜と、を有する配向膜を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る液晶装置の製造方法の一態様は、配向膜を形成する工程では、イオンアシストを用いない真空蒸着法により第１無機膜を成膜する第１成膜工程と、前記第１無機膜に対して第２無機膜をイオンアシスト蒸着法により積層する第２成膜工程と、イオンアシストを用いない真空蒸着法により前記第２無機膜に対して第３無機膜を積層する第３成膜工程と、を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明を適用した液晶装置は、直視型表示装置や投射型表示装置等の各種電子機器に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用した液晶装置の一態様を示す平面図。
【図２】図１に示す液晶装置のＨ−Ｈ′断面図。
【図３】図１に示す液晶装置の画素の具体的構成例を模式的に示す断面図。
【図４】図１に示す液晶装置の第１配向膜および第２配向膜を模式的に拡大して示す説明図。
【図５】図４に示す第１柱状構造物の断面を模式的に拡大して示す説明図。
【図６】図４に示す第１柱状構造物の表面を拡大して示す電子顕微鏡写真。
【図７】図４に示す第２柱状構造物の表面を拡大して示す電子顕微鏡写真。
【図８】図４に示す第２柱状構造物の断面を拡大して示す電子顕微鏡写真。
【図９】本発明を適用した液晶装置を用いた投射型表示装置（電子機器）の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、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しめてある。また、第１基板に形成される層を説明する際、上層側あるいは表面側とは第１基板の基板本体が位置する側とは反対側（対向基板および電気光学層が位置する側）を意味し、下層側とは第１基板の基板本体が位置する側を意味する。第２基板に形成される層を説明する際、上層側あるいは表面側とは対向基板の基板本体が位置する側とは反対側（第１基板および電気光学層が位置する側）を意味し、下層側とは第２基板の基板本体が位置する側を意味する。
【００１３】
（液晶装置１００の全体構成）
図１は、本発明を適用した液晶装置の一態様を示す平面図である。図２は、図１に示す液晶装置のＨ−Ｈ′断面図である。
【００１４】
図１および図２に示す液晶装置１００は液晶パネル１００ｐを有している。液晶装置１００では、第１基板１０（素子基板）と第２基板２０（対向基板）とが所定の隙間を介してシール材１０７によって貼り合わされており、シール材１０７は第２基板２０の外縁に沿うように枠状に設けられている。シール材１０７は、光硬化樹脂や熱硬化性樹脂等からなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材１０７ａが配合されている。液晶パネル１００ｐにおいて、第１基板１０と第２基板２０との間では、シール材１０７によって囲まれた領域内に液晶層８０が設けられている。シール材１０７には、液晶注入口として利用される途切れ部分１０７ｃが形成されており、かかる途切れ部分１０７ｃは、液晶材料の注入後、封止材１０８によって塞がれている。なお、液晶材料を滴下法で封入する場合は、途切れ部分１０７ｃは形成されない。
【００１５】
液晶パネル１００ｐにおいて、第１基板１０および第２基板２０はいずれも四角形であり、液晶パネル１００ｐの略中央には、表示領域１０ａが四角形の領域として設けられている。かかる形状に対応して、シール材１０７も略四角形に設けられ、表示領域１０ａの外側は、四角枠状の外周領域１０ｃになっている。
【００１６】
第１基板１０において、表示領域１０ａより外周側の外周領域１０ｃのうち、第１基板１０が第２基板２０から張り出している側では、第１基板１０の一辺に沿ってデータ線駆動回路１０１および複数の端子１０２が形成されており、この一辺に隣接する他の辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。端子１０２は、シール材１０７より外周側に設けられている。端子１０２には、フレキシブル配線基板（図示せず）が接続されており、第１基板１０には、フレキシブル配線基板を介して各種電位や各種信号が入力される。本実施形態において、データ線駆動回路１０１および走査線駆動回路１０４は一部がシール材１０７と平面視で重なっている。
【００１７】
第１基板１０は、石英基板やガラス基板等の透光性の基板本体１０ｗを有しており、第１基板１０（基板本体１０ｗ）の一方面１０ｓおよび他方面１０ｔのうち、第２基板２０と対向する一方面１０ｓの側には、表示領域１０ａに複数の画素スイッチング素子、および複数の画素スイッチング素子の各々に電気的に接続する画素電極９ａがマトリクス状に形成されている。画素電極９ａの上層側には第１配向膜１６が形成されている。また、第１基板１０の一方面１０ｓの側において、外周領域１０ｃのうち、表示領域１０ａとシール材１０７とに挟まれた四角枠状の周辺領域には、画素電極９ａと同時形成されたダミー画素電極９ｂが形成されている。
【００１８】
第２基板２０は、石英基板やガラス基板等の透光性の基板本体２０ｗを有しており、第２基板２０（基板本体２０ｗ）の一方面２０ｓおよび他方面２０ｔのうち、第１基板１０と対向する一方面２０ｓの側には共通電極２１が形成されている。共通電極２１は、第２基板２０の略全面あるいは複数の帯状電極として複数の画素１００ａに跨って包含した領域として形成されている。本実施形態において、共通電極２１は、第２基板２０の略全面に形成されている。
【００１９】
第２基板２０の一方面２０ｓの側には、共通電極２１の下層側に遮光層２９が形成され、共通電極２１の液晶層８０側の表面には第２配向膜２６が積層されている。また、遮光層２９と共通電極２１との間には透光性の平坦化膜２２が形成されている。遮光層２９は、表示領域１０ａの外周縁に沿って延在する額縁部分２９ａとして形成されている。遮光層２９は、隣り合う画素電極９ａにより挟まれた画素間領域１０ｆに重なるブラックマトリクス部（図示せず）を含んで形成されてもよい。また、第２基板２０には、画素電極９ａと対向するマイクロレンズが形成されることもある。
【００２０】
第１配向膜１６および第２配向膜２６は、後述するように、シリコン酸化膜（ＳｉＯＸ（ｘ≦２））、チタン酸化膜（ＴｉＯ２）、マグネシウム酸化膜（ＭｇＯ）、アルミニウム酸化膜（Ａｌ２Ｏ３）等の蒸着膜からなる無機配向膜である。
【００２１】
液晶パネル１００ｐにおいて、シール材１０７より外側には、第２基板２０の一方面２０ｓの側の４つの角部分に基板間導通用電極部２４ｔが形成されており、第１基板１０の一方面１０ｓの側には、第２基板２０の４つの角部分（基板間導通用電極部２４ｔ）と対向する位置に基板間導通用電極部６ｔが形成されている。基板間導通用電極部６ｔは、共通電位Ｖcomが印加された定電位配線６ｓに導通しており、定電位配線６ｓは、端子１０２のうち、共通電位印加用の端子１０２ａに導通している。基板間導通用電極部６ｔと基板間導通用電極部２４ｔとの間には、導電粒子を含んだ基板間導通材１０９が配置されており、第２基板２０の共通電極２１は、基板間導通用電極部６ｔ、基板間導通材１０９および基板間導通用電極部２４ｔを介して、第１基板１０側に電気的に接続されている。このため、共通電極２１は、第１基板１０の側から共通電位Ｖcomが印加されている。
【００２２】
本実施形態の液晶装置１００は透過型液晶装置である。従って、画素電極９ａおよび共通電極２１は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）膜等の透光性導電膜により形成されている。かかる透過型の液晶装置１００では、例えば、第２基板２０の側から入射した光Ｌが第１基板１０から出射される間に変調されて画像を表示する。なお、共通電極２１を透光性導電膜により形成し、画素電極９ａを反射性電極とすれば、液晶装置１００は反射型液晶装置として構成される。かかる液晶装置１００（反射型液晶装置）では、第２基板２０の側から入射した光が第１基板１０の画素電極９ａで反射して再び、第２基板２０の側から出射される間に変調されて画像を表示する。
【００２３】
液晶装置１００は、モバイルコンピューター、携帯電話機等といった電子機器のカラー表示装置として用いることができ、この場合、第１基板１０あるいは第２基板２０には、カラーフィルター（図示せず）が形成される。また、液晶装置１００は、後述する投射型表示装置（液晶プロジェクター）において、ＲＧＢ用のライトバルブとして用いることができる。この場合、ＲＧＢ用の各液晶装置１００の各々には、例えば、ＲＧＢ色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が投射光として各々入射されることになるので、カラーフィルターは形成されない。
【００２４】
（画素１００ａの具体的構成）
図３は、図１に示す液晶装置１００の画素１００ａの具体的構成例を模式的に示す断面図である。図３に示すように、第１基板１０の一方面１０ｓ側には、導電性ポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる下層側の走査線３ａが形成されている。本実施形態において、走査線３ａは、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）等の遮光膜からなる。走査線３ａの上層側には、透光性の絶縁膜１１が形成されており、かかる絶縁膜１１の表面側に、半導体層３０ａを備えた画素スイッチング素子３０が形成されている。本実施形態において、絶縁膜１１はシリコン酸化膜等からなる。
【００２５】
画素スイッチング素子３０は、半導体層３０ａと、半導体層３０ａと交差するゲート電極３０ｇとを備えており、半導体層３０ａとゲート電極３０ｇとの間に透光性のゲート絶縁層３０ｂを有している。半導体層３０ａは、ポリシリコン膜（多結晶シリコン膜）等によって構成されている。ゲート絶縁層３０ｂは、半導体層３０ａを熱酸化したシリコン酸化膜からなるゲート絶縁層と減圧ＣＶＤ法等により形成されたシリコン酸化膜からなる第２ゲート絶縁層との２層構造からなる。ゲート電極３０ｇは、ゲート絶縁層３０ｂおよび絶縁膜１１を貫通するコンタクトホール（図示せず）を介して電気的に接続されている。
【００２６】
ゲート電極３０ｇの上層側には、シリコン酸化膜等からなる透光性の層間絶縁膜１２、１３、１４が順に形成されており、層間絶縁膜１２、１３、１４の間等を利用して、保持容量（図示せず）が構成されている。層間絶縁膜１２と層間絶縁膜１３との間には、データ線６ａおよびドレイン電極６ｂが形成されており、層間絶縁膜１３と層間絶縁膜１４との間に中継電極７ａが形成されている。データ線６ａは、層間絶縁膜１２およびゲート絶縁層３０ｂを貫通するコンタクトホール１２ａを介して半導体層３０ａのソース領域に電気的に接続している。ドレイン電極６ｂは、層間絶縁膜１２およびゲート絶縁層３０ｂを貫通するコンタクトホール１２ｂを介して半導体層３０ａのドレイン領域に電気的に接続している。中継電極７ａは、層間絶縁膜１３を貫通するコンタクトホール１３ａを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続している。層間絶縁膜１４は、表面が平坦面になっており、層間絶縁膜１４の表面側（液晶層８０の側の面側）には画素電極９ａが形成されている。画素電極９ａは、層間絶縁膜１４を貫通するコンタクトホール１４ａを介して中継電極７ａに導通している。従って、画素電極９ａは、中継電極７ａおよびドレイン電極６ｂを介して画素スイッチング素子３０のドレイン領域に電気的に接続している。
【００２７】
（第１配向膜１６および第２配向膜２６の構成）
図４は、図１に示す液晶装置１００の第１配向膜１６および第２配向膜２６を模式的に拡大して示す説明図である。図５は、図４に示す第１柱状構造物５１の断面を模式的に拡大して示す説明図である。図６は、図５に示す第１柱状構造物５１の表面を拡大して示す電子顕微鏡写真である。図７は、図４に示す第２柱状構造物５２の表面を拡大して示す電子顕微鏡写真である。図８は、図４に示す第２柱状構造物５２の断面を拡大して示す電子顕微鏡写真である。なお、図８には、基板に対する法線方向にＰを付し、カラムの長軸方向にＰ０を付してある。
【００２８】
図４に示すように、第１配向膜１６は多層構造を有しており、本実施形態において、第１配向膜１６は、第１無機膜１６１と、第１無機膜１６１に対して液晶層８０側に積層された第２無機膜１６２と、第２無機膜１６２に対して液晶層８０側に積層された第３無機膜１６３とを有する３層構造になっている。従って、第１配向膜１６の最表面は、第３無機膜１６３からなる。第２配向膜２６も、第１配向膜１６と同様な多層構造を有しており、本実施形態において、第２配向膜２６は、第１無機膜２６１と、第１無機膜２６１に対して液晶層８０側に積層された第２無機膜２６２と、第２無機膜２６２に対して液晶層８０側に積層された第３無機膜２６３とを有する３層構造になっている。従って、第２配向膜２６の最表面は、第３無機膜２６３からなる。
【００２９】
ここで、第１無機膜１６１、２６１、第２無機膜１６２、２６２、および第３無機膜１６３、２６３は各々、真空蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマアシスト法、イオンアシスト蒸着法、分子線蒸着法等の蒸着法により成膜された無機膜からなる。本実施形態において、第１無機膜１６１、２６１、第２無機膜１６２、２６２、および第３無機膜１６３、２６３は各々、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）からなる。
【００３０】
第１無機膜１６１、２６１は各々、電子ビーム蒸着や抵抗加熱蒸着等、イオンビームを用いない通常の真空蒸着法により蒸着された複数の第１カラム５１０を備えた第１柱状構造物５１を含んでいる、本実施形態において、第１無機膜１６１、２６１は各々、イオンビームを用いない通常の真空蒸着法により蒸着された複数の第１カラム５１０を備えた第１柱状構造物５１からなる。第１柱状構造物５１は、第１カラム５１０が第１基板１０の一方面１０ｓに対する法線方向Ｐ（液晶層８０の厚さ方向）を向いた構造、あるいは一方面１０ｓに対する法線方向Ｐに対して斜めに傾いた構造を有している。
【００３１】
第２無機膜１６２、２６２は各々、イオンアシスト蒸着法により蒸着された複数の第２カラム５２０を備えた第２柱状構造物５２を含んでいる。本実施形態において、第２無機膜１６２、２６２は各々、イオンアシスト蒸着法により蒸着された複数の第２カラム５２０を備えた第２柱状構造物５２からなる。第２柱状構造物５２は、第２カラム５２０が一方面１０ｓに対する法線方向Ｐを向いた構造、あるいは一方面１０ｓに対する法線方向Ｐに対して斜めに傾いた構造を有している。
【００３２】
第３無機膜１６３、２６３は各々、第１無機膜１６１、２６１と同様、電子ビーム蒸着や抵抗加熱蒸着等、イオンビームを用いない通常の真空蒸着法により蒸着された複数の第３カラム５３０を備えた第３柱状構造物５３を含んでいる。本実施形態において、第３無機膜１６３、２６３は各々、第１無機膜１６１、２６１と同様、イオンビームを用いない通常の真空蒸着法により蒸着された複数の第３カラム５３０を備えた第３柱状構造物５３からなる。第３柱状構造物５３は、第３カラム５３０が一方面１０ｓに対する法線方向Ｐを向いた構造、あるいは一方面１０ｓに対する法線方向Ｐに対して斜めに傾いた構造を有している。
【００３３】
第１無機膜１６１、２６１の膜厚は、例えば１０ｎｍから３０ｎｍであり、第２無機膜１６２、２６２の膜厚は、例えば２０ｎｍから７０ｎｍであり、第３無機膜１６３、２６３の膜厚は、例えば１０ｎｍから３０ｎｍである。
【００３４】
ここで、第２無機膜１６２、２６２の膜厚は、第１無機膜１６１、２６１の膜厚、および第３無機膜１６３、２６３の膜厚より厚いことが好ましい。また、第２無機膜１６２、２６２の膜厚は、第１無機膜１６１、２６１の膜厚、第２無機膜１６２、２６２の膜厚、および第３無機膜１６３、２６３の膜厚の総和の１／２以上であることが好ましい。かかる態様によれば、第２無機膜１６２、２６２を設けた効果が顕著である。
【００３５】
このように本実施形態では、第１柱状構造物５１および第３柱状構造物５３については、イオンビームを用いない通常の真空蒸着法により形成し、第２柱状構造物５２については、イオンアシスト蒸着法により形成する。通常の真空蒸着法においては蒸着分子の持つエネルギーが小さいため、基板上へは堆積のみで再配列による緻密化は得られにくい。これに対して、イオンアシスト蒸着法では、イオン銃を成膜装置のチャンバー内に設けておき、成膜中にイオン銃からイオンを照射し、分子となってゆっくり浮遊している材料を加速させて、基板（第１基板１０および第２基板２０）に叩きつける。このため、基板の加熱温度が低くても密着力を確保できるとともに、膜を構成する分子の密度をより詰まったものとすることができる。それ故、イオンアシスト蒸着法によれば、膜表面の均質化や、厚み方向の緻密化を実現することができる。また、イオンアシスト蒸着法では、蒸着時の開始圧力、蒸着時の圧力、加速電圧、加速電流、アシストガス（イオン化ガス）の流量および混合比等の蒸着条件を種々変えることによって、形成される蒸着膜の形状や物性を制御することができる。
【００３６】
図４には、第１配向膜１６および第２配向膜２６では、少なくとも液晶層８０側に位置する第３柱状構造物５３を構成する第３カラム５３０が一方面１０ｓに対する法線方向Ｐに対して斜めに傾いた態様を例示してある。従って、第１配向膜１６および第２配向膜２６は、液晶層８０に用いた負の誘電異方性を備えたネマチック液晶からなる液晶分子８０ａを第１基板１０の一方面１０ｓ、および第２基板２０の一方面１０ｓに対して斜めに傾斜した状態に配向させ、液晶分子８０ａにプレチルトを付している。このようにして、液晶装置１００は、ノーマリブラックのＶＡモードの液晶装置として構成されている。また、図４には、第１柱状構造物５１、第２柱状構造物５２、および第３柱状構造物５３のいずれにおいても、第１カラム５１０、第２カラム５２０、および第３カラム５３０が一方面１０ｓに対する法線方向Ｐに対して斜めに傾いている態様を例示してある。
【００３７】
このように構成した第１配向膜１６および第２配向膜２６において、第１柱状構造物５１の構成は、図５および図６に示す通りであり、液晶層８０側からみたとき、第１カラム５１０の各間に大きな隙間が空いている。従って、第１柱状構造物５１の密度は２．１ｇ／ｃｍ３以下である。また、第１カラム５１０の先端部（液晶層８０側の端部）は角ばっている。なお、図６に示すように、第１柱状構造物５１には、大きな欠陥５１１が存在する。
【００３８】
また、第３柱状構造物５３の構成も、図５および図６に示す通りであり、液晶層８０側からみたとき、第３カラム５３０の各間に大きな隙間が空いている。従って、第３柱状構造物５３の密度は、２．１ｇ／ｃｍ３以下である。また、第３カラム５３０の先端部（液晶層８０側の端部）は角ばっている。但し、第３柱状構造物５３は、第２柱状構造物５２の上層に形成されているため、図６に示すような大きな欠陥５１１は存在しない。
【００３９】
第２柱状構造物５２の構成は、図５、図７および図８に示す通りであり、液晶層８０側からみたとき、第２カラム５２０の各間には狭い隙間しか存在しない。例えば、第２柱状構造物５２では、第２カラム５２０間の隙間が占める割合が３％未満であり、かかる条件を満たせば、第２無機膜１６２、２６２（第２柱状構造物５２）の密度を十分高くできるとともに、第２柱状構造物５２の単位体積内における表面積を十分狭くすることができる。また、第２柱状構造物５２における第２カラム５２０の平均太さは、第１柱状構造物５１の第１カラム５１０の平均太さ、および第３柱状構造物５３の第３カラム５３０の平均太さより太い。従って、第２柱状構造物５２の密度は、２．１ｇ／ｃｍ３を超える値であり、第２柱状構造物５２の密度は、第１柱状構造物５１の密度、および第３柱状構造物５３の密度より高い。
【００４０】
また、第２カラム５２０の先端部（液晶層８０側の端部）は、凸曲面になっている。このため、第２柱状構造物５２の単位体積内における表面積は、第１柱状構造物５１の単位体積内における表面積、および第３柱状構造物５３の単位体積内における表面積より狭い。また、第２柱状構造物５２は、第１柱状構造物５１、および第３柱状構造物５３より、単位体積内における表面粗さが小さい。また、第２柱状構造物５２のグレインサイズが５ｎｍから７０ｎｍである。なお、第２柱状構造物５２では、第１柱状構造物５１が下地として形成されるため、図６に示すような欠陥が発生しにくい。
【００４１】
（製造方法）
本実施形態に係る液晶装置１００の製造工程において、第１配向膜１６を形成する工程では、イオンアシストを用いない通常の真空蒸着法により第１無機膜１６１を成膜する第１成膜工程と、第１無機膜１６１に対して第２無機膜１６２をイオンアシスト蒸着法により積層する第２成膜工程と、イオンアシストを用いない通常の真空蒸着法により第２無機膜１６２に対して第３無機膜１６３を積層する第３成膜工程とを行う。また、第２配向膜２６を形成する工程では、イオンアシストを用いない通常の真空蒸着法により第１無機膜２６１を成膜する第１成膜工程と、第１無機膜２６１に対して第２無機膜２６２をイオンアシスト蒸着法により積層する第２成膜工程と、イオンアシストを用いない通常の真空蒸着法により第２無機膜２６２に対して第３無機膜２６３を積層する第３成膜工程とを行う。なお、第１配向膜１６および第２配向膜２６を成膜した後、２００℃程度の温度で熱処理を行うことがある。
【００４２】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本実施形態に係る液晶装置１００において、第１配向膜１６は、通常の真空蒸着法により成膜した第１柱状構造物５１からなる第１無機膜１６１と、イオンアシスト蒸着法により成膜した第２柱状構造物５２からなる第２無機膜１６２と、通常の真空蒸着法により成膜した第３柱状構造物５３からなる第３無機膜１６３とを有しており、第１配向膜１６の最表面は、第３柱状構造物５３からなる。また、第２配向膜２６は、通常の真空蒸着法により成膜した第１柱状構造物５１からなる第１無機膜２６１と、イオンアシスト蒸着法により成膜した第２柱状構造物５２からなる第２無機膜２６２と、通常の真空蒸着法により成膜した第３柱状構造物５３からなる第３無機膜２６３とを有しており、第１配向膜１６の最表面は、第３柱状構造物５３からなる。
【００４３】
ここで、第２柱状構造物５２の密度は、第１柱状構造物５１の密度、および第３柱状構造物５３の密度より高く、第２カラム５２０の先端部（液晶層８０側の端部）は凸曲面になっている。このため、第２柱状構造物５２の単位体積内における表面積は、第１柱状構造物５１の単位体積内における表面積、および第３柱状構造物５３の単位体積内における表面積より狭い。このため、第１配向膜１６の最表面、および第２配向膜２６の最表面が第３柱状構造物５３からなる場合でも、第１配向膜１６と液晶層８０との接触面積、および第２配向膜２６と液晶層８０との接触面積が狭い。従って、第１配向膜１６や第２配向膜２６表面のシラノール基と液晶層８０との光化学反応が発生しにくい。それ故、液晶装置１００の信頼性を向上することができる。
【００４４】
また、第１配向膜１６、および第２配向膜２６では、第２柱状構造物５２に対して液晶層８０とは反対側に第１柱状構造物５１が設けられており、第１柱状構造物５１は、第２柱状構造物５２の下地として機能する。従って、第２柱状構造物５２に膜欠損が発生しにくい。このため、第１配向膜１６および第２配向膜２６が対称性をもって形成される。従って、極性反転駆動を行った際の電位ずれを低減することができるので、フリッカー等の発生を抑制することができる。また、第２柱状構造物５２は表面粗さが小さいが、第１配向膜１６の最表面、および第２配向膜２６の最表面が第３柱状構造物５３からなるため、表面粗さが適度に大きい。また、第３柱状構造物５３は、第２柱状構造物５２を下地としているため、凹凸が均一である。従って、液晶分子８０を適正に配向することができる。
【００４５】
また、第２柱状構造物５２は活性であるが、第１配向膜１６の最表面、および第２配向膜２６の最表面が第３柱状構造物５３からなるため、第１配向膜１６の最表面、および第２配向膜２６の最表面は活性が低い。従って、イオン密度の増大を抑制することができるので、液晶層８０を駆動する際の電荷の漏れ等が発生しやすい。
【００４６】
それ故、本形態によれば、イオンアシスト蒸着膜（第２柱状構造物５２）を配向膜（第１配向膜１６、および第２配向膜２６）に用いた場合の液晶材料との光化学反応が発生しにくい等の利点を生かしつつ、イオンアシスト蒸着膜（第２柱状構造物５２）の欠点をカバーすることができる。
【００４７】
（評価結果）
次に、配向膜（第１配向膜１６、および第２配向膜２６）の構成を変えた際の液晶装置１００の特性等を評価した結果を説明する。なお、第１配向膜１６、および第２配向膜２６については、同一の構成としため、以下の説明では、単に「配向膜」として説明する。
【００４８】
以下の説明において、第１柱状構造物５１、および第３柱状構造物５３を通常の真空蒸着法で成膜する際の条件、および第２柱状構造物５２をイオンアシスト真空蒸着法で成膜する際の条件は以下の通りである。以下に示す条件において、「蒸着角度」は、基板に対する法線方向と蒸着する方向とが成す角度である。なお、以下の成膜条件は、あくまで一例であって、本発明を実施するにあたって、蒸着開始圧力や熱処理の有無等は、下記の条件に限定されない。
通常の真空蒸着法の条件（第１柱状構造物５１および第３柱状構造物５３の成膜条件）
電子ビーム蒸着
蒸着源：ＳｉＯ２
蒸着開始圧力：５．０Ｅ−４Ｐａ
蒸着角度：４５°
蒸着温度：２００℃
膜厚：２０ｎｍ
イオンアシスト蒸着法の条件（第２柱状構造物５２の成膜条件）
蒸着源：ＳｉＯ２
アシストガス：Ｏ２
ニュートラライザーガス：Ａｒ
イオン加速電圧：１０００Ｖ
イオン加速電流：１０００ｍＡ
ニュートラライザー電流：１５００ｍＡ
蒸着開始圧力：５．０Ｅ−４Ｐａ
蒸着圧力：１．０Ｅ−２Ｐａ
蒸着角度：４５°
蒸着温度：２００℃
蒸着膜厚：５０ｎｍ
熱処理温度：２００℃
【００４９】
（評価１）
上記条件で、厚さが２０ｎｍのシリコン酸化膜からなる第１柱状構造物５１、厚さが５０ｎｍのシリコン酸化膜からなる第２柱状構造物５２、および厚さが２０ｎｍのシリコン酸化膜からなる第３柱状構造物５３を形成した際の測定結果を表１に示す。なお、第１柱状構造物５１、および第３柱状構造物５３を成膜する際の蒸着角度は４５°であり、第２柱状構造物５２を成膜する際の蒸着角度は４５°である。
【００５０】
【表１】
2020042057.tif 000003
【００５１】
表１から分かるように、第１柱状構造物５１、および第３柱状構造物５３の膜密度、隙間領域が占める割合、および単位平面積（１μｍ×１μｍ）内における表面粗さＲａは各々、１．９ｇ／ｃｍ３、３．６％、４．３ｎｍである。これに対して、第２柱状構造物５２の膜密度、隙間領域が占める割合、および単位平面積（１μｍ×１μｍ）内における表面粗さＲａは各々、２．３ｇ／ｃｍ３、０．８％、１．１ｎｍである。すなわち、第２柱状構造物５２は、第１柱状構造物５１、および第３柱状構造物５３より膜密度が高く、隙間領域が占める割合が低く、表面粗さＲａが小さい。
【００５２】
次に、表２に参考例１、参考例２、および実施例１に係る配向膜を用いて液晶装置１００を製造した場合の電気的特性および信頼性を評価した。その結果を表２に示す。表２には、評価結果が悪いものに「×」を付し、最も良いものに「◎」を付し、次に良いものに「○」を付し、良いものと悪いものの中間のものに「△」を付してある。なお、表２等に示す評価基準は、あくまで、本評価のために設定した基準であり、評価結果は相対評価である。
【００５３】
【表２】
2020042057.tif 000004
【００５４】
参考例１は、厚さが７０ｎｍの第２柱状構造物５２単独である。参考例２は、厚さが２０ｎｍの第１柱状構造物５１と、厚さが６０ｎｍの第２柱状構造物５２との積層構造である。実施例１は、厚さが２０ｎｍの第１柱状構造物５１と、厚さが５０ｎｍの第２柱状構造物５２と、厚さが２０ｎｍの第３柱状構造物５３との積層構造である。
【００５５】
なお、電気特性として掲げたイオン密度（Ion Density）、および保持率(Voltage Holding Ratio)は、表示不良を引き起こす要因を評価する項目であり、液晶装置１００に三角波を印加し、その電流応答波形を測定する。液晶装置１００に反転分極電流が発生するとき、反転分極電流の波形のピークを積分することで、試料の自発分極（イオン密度）を測定することができる。保持率（電圧保持率）とは、画素スイッチング素子に液晶容量及び保持容量が並列に接続された画素を行列状に配列したアクティブマトリクス回路において、保持容量に充電された電荷の１フレームにおける保持率である。電圧保持率が低下すると液晶層８０に所定の電圧がかからなくなり、駆動電圧の上昇、消費電力の増加、コントラストの低下、信頼性の低下、表示ムラの発生、変色の発生の原因になる。また、信頼性は、短波長光（青色光）を長期間照射した際の輝度低下を測定した。
【００５６】
表２から分かるように、第２柱状構造物５２単独の比較例１では、イオン密度および保持率に問題があり、第１柱状構造物５１と第２柱状構造物５２とが積層された比較例２では、イオン密度および保持率は改善されるが、十分ではない。これに対して、第１柱状構造物５１、第２柱状構造物５２、および第３柱状構造物５３が積層された実施例１では、イオン密度および保持率が良好である。
【００５７】
（評価２）
次に、表３に示すように、評価１で用いた参考例１、参考例２、および実施例３に加えて、柱状構造物の厚さを変えた実施例４、５について、青色光を照射する条件下で液晶装置１００を駆動した際の初期輝度に対する輝度低下を評価した。本評価では、第１柱状構造物５１、および第３柱状構造物５３を成膜する際の蒸着角度は４５°であり、第２柱状構造物５２を成膜する際の蒸着角度は４５°である。
【００５８】
【表３】
2020042057.tif 000005
【００５９】
実施例２は、厚さが３０ｎｍの第１柱状構造物５１と、厚さが４０ｎｍの第２柱状構造物５２と、厚さが３０ｎｍの第３柱状構造物５３との積層構造である。実施例３は、厚さが４０ｎｍの第１柱状構造物５１と、厚さが２０ｎｍの第２柱状構造物５２と、厚さが４０ｎｍの第３柱状構造物５３との積層構造である。
【００６０】
表３から分かるように、実施例１、２、３は比較的良好な信頼性を示した。但し、実施例１、２と実施例３とを比較した結果から分かるように、第２柱状構造物５２の膜厚は、第１柱状構造物５１の膜厚、および第３柱状構造物５３の膜厚より厚いことが好ましい。また、実施例１と実施例２、３とを比較した結果から分かるように、第２柱状構造物５２の膜厚は、第１柱状構造物５１の膜厚、第２柱状構造物５２の膜厚、および第３柱状構造物５３の膜厚の総和の１／２以上であることが好ましい。
【００６１】
（評価３）
実施例１に対して第１柱状構造物５１を蒸着する際の蒸着角度を変えて、第１カラム５１０の軸線方向が基板の法線方向に対して成す角度（カラム角度）を０°から８０°に変化させた場合の第１柱状構造物５１の膜密度、電気特性（イオン密度および保持率）、および信頼性を評価した結果を表４に示す。本評価において、第２柱状構造物５２を成膜する際の蒸着角度は４５°であり、第３柱状構造物５３を成膜する際の蒸着角度は０°である。
【００６２】
【表４】
2020042057.tif 000006
【００６３】
表４に示す実施例４、５、６の結果から分かるように、第１カラム５１０のカラム角度が４０°以下である場合、良好な結果であった。また、他に行った評価結果からすると、第１カラム５１０のカラム角度が４５°以下であることが好ましい。
【００６４】
（評価４）
実施例１に対して第３柱状構造物５３を蒸着する際の蒸着角度を変えて、第３カラム５３０の軸線方向が基板の法線方向に対して成す角度（カラム角度）を０°から８０°に変化させた場合の第３柱状構造物５３の膜密度、電気特性（イオン密度および保持率）、および信頼性を評価した結果を表５に示す。本評価において、第２柱状構造物５２を成膜する際の蒸着角度は４５°であり、第１柱状構造物５１を成膜する際の蒸着角度は０°である。
【００６５】
【表５】
2020042057.tif 000007
【００６６】
表５に示す実施例９、１０、１１の結果から分かるように、第３カラム５３０のカラム角度が４０°以下である場合、良好な結果であった。また、他に行った評価結果からすると、第３カラム５３０のカラム角度が４５°以下であることが好ましい。第３柱状構造物５３を蒸着する際の蒸着角度が大きすぎる場合、第２柱状構造物５２の第２カラム５２０の影になって、第３柱状構造物５３に欠陥が発生しやすいことから、第３カラム５３０のカラム角度が４５°以下であることが好ましい。
【００６７】
（評価５）
上記実施例では、配向膜の積層数が３層であったが、積層数を変化させた場合の電気特性（イオン密度および保持率）、および信頼性を評価した結果を表６に示す。表６には各条件を膜密度で示してあり、膜密度が１．９ｇ／ｃｍ３は、カラム角度が４０°の第３柱状構造物５３を示し、膜密度が２．３ｇ／ｃｍ３は、蒸着角度が４５°の第２柱状構造物５２を示し、膜密度が２．１ｇ／ｃｍ３は、カラム角度が０°の第１柱状構造物５１を示す。
【００６８】
【表６】
2020042057.tif 000008
【００６９】
表６に示す実施例１２、１３、１４、１５の結果から分かるように、第１柱状構造物５１、第２柱状構造物５２、および第３柱状構造物５３の積層数は３層に限らず、膜質が異なる柱状構造物が交互に配置された態様であれば、５層、７層、９層等、３層以上であってもよい。
【００７０】
［他の実施形態］
上記実施形態では、第３柱状構造物５３が液晶層８０に直接接する構成であったが、第３柱状構造物５３の表面にシランカップリング処理を行い、有機シラン化合物層が積層されている態様であってもよい。かかる態様によれば、シランカップリング剤により水酸基（−ＯＨ）部分に有機シラン化合物層が結合するため、無機配向膜の表面のシラノール基と液晶層８０との光化学反応を効果的に抑制することができる。
【００７１】
本発明が適用される液晶装置１００はＶＡモードの液晶装置に限定されない。例えば、液晶装置１００がＴＮ（Twisted Nematic）モードやＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モードの液晶装置である場合に本発明を適用してもよい。
【００７２】
本発明は、透過型の液晶装置１００に限らず、反射型の液晶装置に適用してもよい。
【００７３】
［電子機器への搭載例］
上述した実施形態に係る液晶装置１００を用いた電子機器について説明する。ここでは、本発明に係る電子機器として、投射型表示装置（液晶プロジェクター）を例に説明する。図９は、本発明を適用した液晶装置１００を用いた投射型表示装置（電子機器）の説明図である。なお、図９には、液晶装置１００の入射側および出射側に配置される偏光板等の図示を省略してある。
【００７４】
図９に示す投射型表示装置２１００においては、上述した透過型の液晶装置１００がライトバルブとして用いられている。投射型表示装置２１００には、ハロゲンランプ等の白色光源を有するランプユニット２１０２（光源部）が設けられている。ランプユニット２１０２から出射された投射光は、内部に配置された３枚のミラー２１０６および２枚のダイクロイックミラー２１０８によってＲ（赤）色、Ｇ（緑）色、Ｂ（青）色の３原色に分離される。分離された投射光は、各原色に対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂに各々導かれる。なお、Ｂ色の光は、他のＲ色やＧ色と比較すると光路が長いので、その損失を防ぐために、入射レンズ２１２２、リレーレンズ２１２３および出射レンズ２１２４を有するリレーレンズ系２１２１を介して導かれる。
【００７５】
投射型表示装置２１００において、液晶装置１００を含む液晶装置がＲ色、Ｇ色、Ｂ色の各々に対応して３組設けられている。ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの構成は、上述した透過型の液晶装置１００と同様である。ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによって変調された光は各々、ダイクロイックプリズム２１１２に３方向から入射する。そして、ダイクロイックプリズム２１１２において、Ｒ色およびＢ色の光は９０度に反射し、Ｇ色の光は透過する。したがって、各原色の画像が合成された後、スクリーン２１２０には、投射レンズ群２１１４（投射光学系）によってカラー画像が投射される。
【００７６】
（他の投射型表示装置）
なお、投射型表示装置については、光源部として、各色の光を出射するＬＥＤ光源等を用い、かかるＬＥＤ光源から出射された色光を各々、別の液晶装置に供給するように構成してもよい。
【００７７】
（他の電子機器）
本発明を適用した液晶装置１００を備えた電子機器は、上記実施形態の投射型表示装置２１００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スプレイ）、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ等の電子機器に用いてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
９ａ…画素電極、１０…第１基板、１０ａ…表示領域、１６…第１配向膜、２０…第２基板、２１…共通電極、２６…第２配向膜、３０…画素スイッチング素子、５０…液晶層、５１…第１柱状構造物、５２…第２柱状構造物、５３…第２柱状構造物、５１０…第１カラム、５２０…第２カラム、５３０…第３カラム、１００…液晶装置、１００Ｂ、１００Ｇ、１００Ｒ…ライトバルブ、２１００…投射型表示装置、２１０２…ランプユニット（光源部）、２１１４…投射レンズ群（投射レンズ系）。
【図１】
2020042057.tif 000009
【図２】
2020042057.tif 000010
【図３】
2020042057.tif 000011
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2020042057.tif 000017