(57)【要約】【課題】  導電膜と配向膜との間に配設される保護膜について、イオン吸着機能を有しつつ、製造プロセスの簡素化に有利となるように膜硬度が制御された液晶装置を提供する。【解決手段】  液晶装置は、互いに対向する一対の基板１０，２０間に液晶５０を挟持してなる。一対の基板１０，２０のうちの少なくとも一方の基板の内面側には、導電膜９，２１と、イオン吸着性微粒子を含む保護膜４１，６１と、配向膜４０，６０とが順次形成されており、保護膜４１，６１が、メソポーラス構造からなる。【選択図】    図１
2006301492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置であって、
前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の内面側には、導電膜と、イオン吸着性微粒子を含む保護膜と、配向膜とが順次形成されており、
前記保護膜が、メソポーラス構造からなることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
互いに対向する一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置であって、
前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の内面側には、導電膜と、イオン吸着性微粒子を含む保護膜と、配向膜とが順次形成されており、
前記保護膜が、メソポーラス構造からなり、
前記導電膜に電気的に接続された導体物が、前記保護膜を貫通しかつ該保護膜の表面から突出していることを特徴とする液晶装置。
【請求項３】
互いに対向する一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置であって、
前記一対の基板の各内面側には、導電膜と、イオン吸着性微粒子を含む保護膜と、配向膜とが順次形成されており、
前記保護膜が、メソポーラス構造からなり、
前記一対の基板間における電気的導通のための導体物が、前記一対の基板の各々における前記保護膜を貫通して配設されていることを特徴とする液晶装置。
【請求項４】
前記保護膜は、前記導体物を差し込むことが可能な硬度となるように、細孔容積が制御されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記保護膜におけるメソポーラス構造は、界面活性剤を含む溶液からなる塗布膜を熱処理することによって形成したものであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の液晶装置。
【請求項６】
前記保護膜の膜厚が、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の液晶装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の液晶装置を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項８】
液晶装置における導電膜と配向膜との間に配設される保護膜を形成する方法であって、
マトリックス成分とイオン吸着性微粒子と界面活性剤とを含む溶液を基板上に塗布し、その塗布膜を熱処理することにより、イオン吸着性微粒子を含むメソポーラス構造の前記保護膜を形成することを特徴とする膜形成方法。
【請求項９】
前記界面活性剤が、塩化物または臭化物であることを特徴とする請求項８に記載の膜形成方法。
【請求項１０】
互いに対向する一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置を製造する方法であって、
前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板における導電膜と配向膜との間に配設されかつイオン吸着微粒子を含むメソポーラス構造の保護膜を形成する工程と、
導体物を前記保護膜に挿入して該導体物と前記導電膜とを電気的に接続させる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１１】
前記保護膜の形成に、請求項８または請求項９に記載の膜形成方法を用いることを特徴とする液晶装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置、電子機器、膜形成方法、並びに液晶装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタ等に搭載される光変調手段や、携帯電話等に搭載される直視型表示装置として用いられる液晶装置は、液晶層に電圧を印加するための電極を具備する一対の基板を主体として構成されている。液晶装置を構成する一対の基板の各内面側には、液晶分子の初期配向状態を制御するための配向膜が形成されている。
【０００３】
配向膜としては、一般に、ポリイミドなどの高分子膜の表面にラビング等の配向処理が施されたものが用いられる。こうした配向膜は、配向膜に隣接して配設される導電膜からの金属元素の拡散や、イオン性の不純物の拡散によってその劣化が加速される場合がある。配向膜の劣化は、液晶配向能力の低下に伴い、液晶装置の表示品質の低下を招く。
【０００４】
こうした配向膜の劣化、あるいは液晶中の可動イオンによる表示品質の低下を抑制することを目的として、イオン吸着機能を有する微粒子を含む保護膜を導電膜と配向膜との間に配設する技術がある（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２２９０２７号公報
【特許文献２】特開２００３−１８６０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
導電膜と配向膜との間にイオン吸着性微粒子を含む保護膜を配設する技術では、その保護膜の硬度が高く、そのため、その保護膜の形成後にその下層の導電膜に導体物を電気的に接続しようとすると、その保護膜にコンタクトホールを形成するためのフォトリソグラフィ工程が必要になるなど、工程数の増加を招きやすい。
【０００６】
本発明は、導電膜と配向膜との間に配設される保護膜について、イオン吸着機能を有しつつ、製造プロセスの簡素化に有利となるように膜硬度が制御された液晶装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液晶装置は、互いに対向する一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置であって、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の内面側には、導電膜と、イオン吸着性微粒子を含む保護膜と、配向膜とが順次形成されており、前記保護膜が、メソポーラス構造からなることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の液晶装置は、互いに対向する一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置であって、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の内面側には、導電膜と、イオン吸着性微粒子を含む保護膜と、配向膜とが順次形成されており、前記保護膜が、メソポーラス構造からなり、前記導電膜に電気的に接続された導体物が、前記保護膜を貫通しかつ該保護膜の表面から突出していることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の液晶装置は、互いに対向する一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置であって、前記一対の基板の各内面側には、導電膜と、イオン吸着性微粒子を含む保護膜と、配向膜とが順次形成されており、前記保護膜が、メソポーラス構造からなり、前記一対の基板間における電気的導通のための導体物が、前記一対の基板の各々における前記保護膜を貫通して配設されていることを特徴とする。
【００１０】
上記の本発明の液晶装置によれば、導電膜と配向膜との間に配される保護膜がイオン吸着機能を有するから、配向膜の劣化や液晶中の可動イオンによる表示品質の低下が防止される。さらに、その保護膜がメソポーラス構造からなることから、膜硬度を低下させるなど、製造プロセスの簡素化に有利となるように膜硬度を制御することが可能となる。
【００１１】
先に記載の本発明の液晶装置において、前記保護膜は、前記導体物を差し込むことが可能な硬度となるように、細孔容積が制御されているのが好ましい。
この構成によれば、細孔容積の制御により、保護膜が導体物を差し込み可能な硬度となるから、コンタクトホールを形成するためのフォトリソグラフィ工程を不要とし、製造プロセスの簡素化を図ることができる。
【００１２】
具体的には、前記保護膜におけるメソポーラス構造は、界面活性剤を含む溶液からなる塗布膜を熱処理することによって形成した構成とすることができる。
この構成によれば、メソポーラス構造の保護膜の形成に際して、その溶液に界面活性剤を付加するだけでよく、工程数の増加が防止される。
【００１３】
また、前記保護膜の膜厚が、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であるのが望ましい。
保護膜の膜厚が１０ｎｍ未満であると、可動イオンの吸着効果が不十分となって液晶装置の表示品質が低下する可能性があり、保護膜の膜厚が３００ｎｍを超えると、駆動電圧が高くなって液晶装置の表示特性が低下する可能性がある。
【００１４】
本発明の電子機器は、先に記載の本発明の液晶装置を備えることを特徴とする。
この本発明の電子機器によれば、表示品質の向上並びに低コスト化が図られる。
【００１５】
本発明の膜形成方法は、液晶装置における導電膜と配向膜との間に配設される保護膜を形成する方法であって、マトリックス成分とイオン吸着性微粒子と界面活性剤とを含む溶液を基板上に塗布し、その塗布膜を熱処理することにより、イオン吸着性微粒子を含むメソポーラス構造の前記保護膜を形成することを特徴とする。
具体的には、例えば、前記界面活性剤が、塩化物または臭化物である方法を採用することができる。
【００１６】
上記の本発明の膜形成方法によれば、イオン吸着機能を有する保護膜について、膜硬度の制御が可能となる。
【００１７】
本発明の液晶装置は、互いに対向する一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置を製造する方法であって、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板における導電膜と配向膜との間に配設されかつイオン吸着微粒子を含むメソポーラス構造の保護膜を形成する工程と、導体物を前記保護膜に挿入して該導体物と前記導電膜とを電気的に接続させる工程とを有することを特徴とする。
具体的には、前記保護膜の形成に、先に記載の本発明の膜形成方法を用いる方法を採用することができる。
【００１８】
上記の本発明の製造方法によれば、導電膜と配向膜との間に配設される保護膜について、イオン吸着機能を有しつつ、製造プロセスの簡素化に有利となるように膜硬度が制御された液晶装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（液晶装置）
図１は、本発明の液晶装置の構成例を概念的に示す模式断面図である。
図１に示すように、液晶装置は、互いに対向する一対の基板１０，２０間に、液晶５０（液晶層）を挟持した構成を有している。基板１０の内面側（対向面側）には、透光性導電膜９（画素電極）と、イオン吸着性微粒子を含む保護膜４１と、配向膜４０とが順次形成されている。一方、基板２０の内面側（対向面側）には、透光性導電膜２１（共通電極、対向電極）と、イオン吸着性微粒子を含む保護膜６１と、配向膜６０とが順次形成されている。
【００２０】
基板１０と基板２０とはシール材５２によって貼り合わされ、このシール材５２によって区画された領域内に液晶５０が封入・保持されている。例えば、シール材５２には、基板１０と基板２０とを貼り合わせた後に液晶を注入するための液晶注入口が形成されている。
【００２１】
シール材５２の外側には、基板１０と基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材２０６と、外部との電気的導通をとるための導通端子２０７とが配設されている。基板間導通材２０６は、その一端が基板１０における導電膜９に電気的に接続されるとともに、他端が基板２０における導電膜２１に電気的に接続されている。また、導通端子２０７は、その一端が基板１０における導電膜９に電気的に接続されるとともに、他端が配線２０５等を介して外部の機器（例えば制御装置等）に電気的に接続されている。
【００２２】
一対の基板１０，２０間における電気的導通のための基板間導通材２０６は、各基板１０，２０における保護膜４１，６１と配向膜４０，６０とを貫通して配設されている。基板１０における導電膜９に電気的に接続された導通端子２０７は、保護膜４１と配向膜６０とを貫通しかつ保護膜４１及び配向膜６０の表面から突出して配設されている。基板間導通材２０６及び導通端子２０７の形状は、柱状、球状など任意に設定される。
【００２３】
導電膜９，２１としては、例えば、錫をドープした酸化インジウム膜（ＩＴＯ膜）が用いられる。この他、ＩＺＯ膜、ＦＴＯ膜等の透光性と導電性を有する公知の様々な導電膜が適用可能である。また、透光性を必要としない場合には、優れた導電性を有する公知の様々な導電膜が適用可能である。ＩＴＯ膜は、蒸着法やスパッタ法、焼成法（塗布熱分解法とも言う）等により形成することができる。
【００２４】
スパッタ法を用いてＩＴＯ膜を形成するには、基板表面温度を所定温度（例えば、２００℃）に設定して酸化インジウムと酸化スズからなるＩＴＯ透明導電膜を所定の膜厚（例えば、０．０５μｍ〜１０μｍ）に成膜し、所定の温度（例えば、２００℃〜２５０℃）に一定時間（例えば、６０分）保持して熱処理を行う。その後、必要に応じて、フォトリソグラフィ法により所望の平面形状にパターニングする。
【００２５】
焼成法を用いてＩＴＯ膜を形成するには、ＩＴＯ膜の液体材料を基板上に配置し、その膜を熱処理する。液相法を用いた導電膜の形成は、製造コスト低減に有利である。液体材料の配置技術としては、インクジェット法、Ｃａｐコート法、スピンコート法等を用いることができる。上記液体材料として、インジウムの有機化合物及び錫の有機化合物を有機アミンの存在下に溶解した有機溶媒を用いることにより、比較的低温（例えば２５０℃以下）での焼成が可能となる。また、透光性の導電性微粒子を含む微粒子膜を基板上に形成した後に、その微粒子膜上に透光性の導電性微粒子を溶解した有機溶媒を染み込ませ、その後にその膜を熱処理（焼成）することにより、焼成温度が比較的低温（例えば２５０℃以下）であっても導電性に優れた透光性導電膜を得ることができる。
【００２６】
保護膜４１，６１は、マトリックス成分とイオン吸着性微粒子と界面活性剤とを含む溶液を基板１０（２０）上に塗布し、その塗布膜を熱処理することにより形成したものであり、メソポーラス構造からなる。メソポーラス構造は、直径が２ｎｍ〜５０ｎｍ程度の細孔を有する多孔質構造であり、塗布膜の熱処理過程で上記界面活性剤の分子集合体を鋳型として形成されるものである。保護膜４１，６１の形成に用いられる界面活性剤は、熱処理の過程で分解される。
【００２７】
保護膜４１，６１を構成するマトリックスとしては、例えば、無機酸化物、樹脂などが用いられる。具体的には、アセチルアセトナトキレート化合物、有機ケイ素化合物、ポリシラザンおよび金属アルコキシドから選ばれる１種または２種以上のマトリックス形成成分から誘導されるものが適用可能である。
【００２８】
イオン吸着性微粒子としては、例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ5等の無機酸化物、ＳｉＯ2・Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2・ＴｉＯ2、Ｉｎ2Ｏ3・ＳｎＯ2、Ｓｂ2Ｏ5・ＳｎＯ2、ＳｎＯ2・Ｉｎ2Ｏ3・Ｓｂ2Ｏ5などの複合無機酸化物あるいは固溶体、ゼオライト（結晶性アルミのシリケート）などが適用可能であり、さらに、これらの２種以上の混合物も適用可能である。
【００２９】
イオン吸着膜用のマトリックス、イオン吸着性微粒子に関しては、上記の他に、特開２００２−２２９０２７号公報、特開２００３−１８６０５４号公報に記載の公知の技術が援用可能である。
【００３０】
配向膜４０，６０としては、有機配向膜、及び無機配向膜のいずれも適用可能である。有機配向膜は、例えば、ポリイミドなどの高分子膜の表面にラビング等の配向処理を施すことにより形成することができる。無機配向膜は、有機配向膜に比べて耐光性や耐熱性が高く、ＳｉＯ2のような無機膜を蒸着法あるいはスパッタ法を用いて形成した後にイオンビームや粒子ビームを無機膜表面に照射して配向処理を施すことにより形成することができる。あるいは、無機配向膜は、基板に対して斜めに無機材料を入射させて斜方柱状構造を有する膜を形成する、いわゆる斜方蒸着法によっても形成することができる。なお、保護膜４１，６１の表面に平坦化用の膜を形成した後に、配向膜４０，６０を形成してもよい。
【００３１】
上記構成の液晶装置では、導電膜９，２１と配向膜４０，６０との間に配設されるイオン吸着性微粒子を含む保護膜４１，６１によって、可動イオンが吸着されるとともに、導電膜９，２１からの不純物や金属元素等の拡散が防止され、配向膜４０，６０の劣化や液晶中の可動イオンによる液晶装置の表示品質の低下が防止される。
【００３２】
保護膜４１，６１の膜厚は、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であるのが望ましい。保護膜４１，６１の膜厚が１０ｎｍ未満であると、不純物や可動イオンの吸着効果が不十分となって液晶装置の表示品質が低下する可能性があり、保護膜の膜厚が３００ｎｍを超えると、駆動電圧が高くなって液晶装置の表示特性が低下する可能性がある。
【００３３】
保護膜４１，６１を形成するには、マトリックス成分とイオン吸着性微粒子と界面活性剤とを含む溶液を基板上に塗布し、その塗布膜を熱処理する。上記溶液の塗布には、スピンコート法、ディッピング法、インクジェット法、ディスペンス法、スプレーコート法などを用いることができる。塗布膜の熱処理により、界面活性剤の分子集合体を鋳型として微細な孔が形成され、イオン吸着性微粒子を含むメソポーラス構造の保護膜４１，６１が形成される。
【００３４】
界面活性剤としては、例えば、塩化物または臭化物が用いられる。
【００３５】
界面活性剤に用いられる塩化物としては、例えば、テトラデカニルトリメチルアンモニウム塩化物、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム塩化物、オクタデカニルトリメチルアンモニウム塩化物、エイコサニルトリメチルアンモニウム塩化物、セチルトリメチルアンモニウム塩化物があげられる。
【００３６】
界面活性剤に用いられる臭化物としては、例えば、セチルトリメチルアンモニウム臭化物、デシルトリメチルアンモニウム臭化物、ドデシルトリメチルアンモニウム臭化物、テトラデシルトリメチルアンモニウム臭化物、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム臭化物があげられる。
【００３７】
マトリックス成分とイオン吸着性微粒子と界面活性剤とを含む溶液からなる塗布膜の熱処理温度は、２００℃〜４００℃であるのが好ましく、また、溶剤を揮発させるための予備乾燥（例えば８０℃〜１２０℃）を予め行うのが好ましい。
【００３８】
一例として、マトリックス成分前駆体としてエチルシリケートに、ブチルセロソルブ、ヘキシレングリコール、硝酸、界面活性剤としてのセチルトリメチルアンモニウム臭化物、及び純水を添加して攪拌するとともにイオン交換樹脂等を用いて脱イオンして分散液を作製し、その後に、その分散液に、無機酸化物微粒子として五酸化アンチモン微粒子（Ｓｂ2Ｏ5・２．７Ｈ2Ｏ）をヘキシレングリコールに均一分散させた無機イオン吸着性微粒子ゾルを加えて攪拌し、さらに、溶剤を加えて所定の固形分濃度の溶液を調製した。セチルトリメチルアンモニウム臭化物の添加量は、マトリックス成分１ｍｏｌに対して０．２５ｍｏｌである。そして、上記の溶液を基板上に塗布し、その塗布膜を８０℃で予備乾燥した後に、２５０℃で熱処理することによりイオン吸着性を有するメソポーラス構造の膜を形成することができた。
【００３９】
ここで、界面活性剤の種類あるいは添加量を調整することにより、保護膜４１，６１の細孔容積（ポーラス度）を制御することができる。本例では、基板間導通材２０６や導通端子２０７を差し込むことが可能な硬度となるように、細孔容積が制御されている。基板間導通材２０６及び導通端子２０７は、導電膜９，２１、保護膜４１，６１、及び配向膜４０，６０の形成後に配設されたものである。すなわち、導電膜９（２１）、保護膜４１（６１）、及び配向膜４０（６０）の形成後、基板間導通材２０６（導通端子２０７）を配向膜４０（６０）の表面に押圧して配向膜４０（６０）及び保護膜４１（６１）に差し込む。そして、配向膜４０（６０）及び保護膜４１（６１）を突き破って基板間導通材２０６（導通端子２０７）を貫通させ、その端部と導電膜９（２１）とを電気的に接続させる。
【００４０】
基板間導通材２０６や導通端子２０７を差し込むことが可能な硬度となるように、保護膜４１，６１の細孔容積が制御されていることにより、コンタクトホールを形成するためのフォトリソグラフィ工程を不要とし、製造プロセスの簡素化を図ることができる。さらに、こうした保護膜４１，６１の形成に際しては、基板１０，２０の全面に塗布膜を形成してよいから、部分的に塗布膜を形成する方法に比べてプロセスの簡素化が図られる。
【００４１】
保護膜４１，６１の細孔容積は、０．０１〜０．６ｍｌ／ｇであるのが好ましく、０．２〜０．５ｍｌ／ｇであるのがより好ましい。また、保護膜４１，６１の平均細孔径は、２〜１０ｎｍであるのが好ましく、２〜４ｎｍであるのがより好ましい。保護膜４１，６１の細孔容積が０．０１未満であると、可動イオンの吸着効果が不十分となって液晶装置の表示品質が低下する可能性があり、保護膜４１，６１の細孔容積が０．６ｍｌ／ｇを超えると、膜の品質が低下することがある。
【００４２】
なお、図１の例では、基板間導通材２０６が、各基板１０，２０における保護膜４１，６１と配向膜４０，６０との双方を貫通して配設されているが本発明はこれに限定されない。本発明は、基板間導通材２０６が、各基板１０，２０における保護膜４１，６１のみに貫通して配設されている構成も含む。配向膜４０，６０が無機成分からなる場合には、配向膜４０，６０の硬度が高くなる傾向にあるから、基板間導通材２０６の配設領域への配向膜４０，６０の形成を回避するのが望ましい。同様に、図１の例では、導通端子２０７は、保護膜４１と配向膜４０との双方を貫通して配設されているが本発明はこれに限定されない。本発明は、導通端子２０７が、基板１０における保護膜４１のみに貫通して配設されている構成も含む。
【００４３】
次に、本発明の液晶装置の具体的な構成例について説明する。
図２は本実施形態の液晶装置の全体構造を示す平面図である。図３は本実施形態の液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の画素におけるスイッチング素子、信号線等を示す等価回路図である。図４はデータ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の構造を示す平面図である。図５は本実施形態の液晶装置の構造を示す断面図であって、図４のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【００４４】
図２に示すように、この液晶装置（透過型液晶装置）は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とがシール材５２によって貼り合わされ、このシール材５２によって区画された領域内に液晶５０が封入、保持されている。シール材５２には、製造時においてＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを貼り合わせた後に液晶を注入するための液晶注入口５５が形成されており、該液晶注入口５５は液晶注入後に封止材５４により封止されている。
【００４５】
シール材５２の内側の領域には、遮光性材料からなる周辺見切り（図示略）が形成される一方、シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路２０１及び実装端子２０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路２０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路２０４の間を接続するための複数の配線２０５が設けられている。実装端子２０２の一部は、導通端子２０７（図１参照）に接続されており、また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所において、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材２０６が配設されている。
【００４６】
図３に示すように、画像表示領域を構成するマトリックス状に配置された複数の画素に、画素電極９と、この画素電極９を制御するためのスイッチング素子であるＴＦＴ素子３０とがそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ素子３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線６ａに対してグループ毎に供給される。
【００４７】
また、走査線３ａがＴＦＴ素子３０のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線３ａに対して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極９はＴＦＴ素子３０のドレインに電気的に接続されており、このＴＦＴ素子３０を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込むようになっている。
【００４８】
画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、後述する共通電極との間で一定期間保持される。この液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。保持された画像信号がリークすることを防止するために、画素電極９と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量１７が付加されている。
【００４９】
図４に示すように、ＴＦＴアレイ基板上には、ＩＴＯ（Indium TinOxide：インジウム錫酸化物）等の透明導電性材料からなる矩形状の画素電極９が複数、マトリックス状に設けられており、画素電極９の縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ、走査線３ａ及び容量線３ｂが設けられている。ここでは、画素電極９の輪郭を点線９Ａで示している。本実施形態においては、各画素電極９、及び各画素電極９を囲むように配設されたデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ等が形成された領域が画素であり、マトリックス状に配置された画素毎に表示を行うことが可能な構造になっている。
【００５０】
データ線６ａは、ＴＦＴ素子３０を構成する例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち、後述のソース領域にコンタクトホール５を介して電気的に接続されており、画素電極９は、半導体層１ａのうち、後述のドレイン領域にコンタクトホール８を介して電気的に接続されている。また、半導体層１ａのうち、後述のチャネル領域（図中左上がりの斜線の領域）に対向するように走査線３ａが配置されており、この走査線３ａはチャネル領域に対向する部分でゲート電極として機能する構成になっている。
【００５１】
容量線３ｂは、走査線３ａに沿って略直線状に伸びる本線部（平面視、走査線３ａに沿って形成された第１領域）と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って前段側（図中上向き）に突出した突出部（平面視、データ線６ａに沿って延設された第２領域）とを有する。そして、図４中、右上がりの斜線で示した領域には、複数の第１遮光膜１１ａが設けられている。
【００５２】
より具体的には、第１遮光膜１１ａは、各々、半導体層１ａのチャネル領域を含むＴＦＴ素子３０をＴＦＴアレイ基板側から見て覆う位置に設けられており、さらに、容量線３ｂの本線部に対向して走査線３ａに沿って直線状に伸びる本線部と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って隣接する後段側（図中下向き）に突出した突出部とを有する。第１遮光膜１１ａの各段（画素行）における下向きの突出部の先端は、データ線６ａ下において次段における容量線３ｂの上向きの突出部の先端と重なっている。この重なった箇所には、第１遮光膜１１ａと容量線３ｂとを相互に電気的に接続するコンタクトホール１３が設けられている。すなわち、本実施形態では、第１遮光膜１１ａは、コンタクトホール１３により前段あるいは後段の容量線３ｂに電気的に接続されている。
【００５３】
図５に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０は、石英等の透光性材料からなる基板本体１０Ａと、その液晶層５０側表面に形成された画素電極９、ＴＦＴ素子３０、配向膜４０とを主体として構成されており、対向基板２０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２０Ａと、その液晶層５０側表面に形成された共通電極２１及び配向膜６０とを主体として構成されている。
【００５４】
より詳細には、ＴＦＴアレイ基板１０において、基板本体１０Ａの液晶層５０側表面には画素電極９が設けられ、各画素電極９に隣接する位置に、各画素電極９をスイッチング制御する画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が設けられている。画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、走査線３ａ、当該走査線３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜２、データ線６ａ、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。
【００５５】
また、上記走査線３ａ上、ゲート絶縁膜２上を含む基板本体１０Ａ上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール５、及び高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が開孔した第２層間絶縁膜４が形成されている。つまり、データ線６ａは、第２層間絶縁膜４を貫通するコンタクトホール５を介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。さらに、データ線６ａ上及び第２層間絶縁膜４上には、高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が開孔した第３層間絶縁膜７が形成されている。つまり、高濃度ドレイン領域１ｅは、第２層間絶縁膜４及び第３層間絶縁膜７を貫通するコンタクトホール８を介して画素電極９に電気的に接続されている。
【００５６】
また、本実施形態では、ゲート絶縁膜２を走査線３ａに対向する位置から延設して誘電体膜として用い、半導体層１ａを延設して第１蓄積容量電極１ｆとし、更にこれらに対向する容量線３ｂの一部を第２蓄積容量電極とすることにより、蓄積容量１７が構成されている。
【００５７】
また、ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａの液晶層５０側表面の各画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が形成された領域には、ＴＦＴアレイ基板１０を透過し、このＴＦＴアレイ基板１０の下面、すなわちＴＦＴアレイ基板１０と空気との界面にて反射されて液晶層５０側に戻る戻り光が、少なくとも半導体層１ａのチャネル領域１ａ’及び低濃度ソース、ドレイン領域（ＬＤＤ領域）１ｂ、１ｃに入射することを防止するための第１遮光膜１１ａが設けられている。また、第１遮光膜１１ａと画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０との間には、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０を構成する半導体層１ａを第１遮光膜１１ａから電気的に絶縁するための第１層間絶縁膜１２が形成されている。
【００５８】
また、図５に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０に第１遮光膜１１ａを設けるのに加えて、この第１遮光膜１１ａは、前段あるいは後段の容量線３ｂにコンタクトホール１３を介して電気的に接続するように構成されている。また、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０側の最表面には、画素電極９、及び該画素電極９が形成されていない領域の第３層間絶縁膜７を覆うように、電圧無印加時における液晶層５０内の液晶分子の配向を制御するための配向膜４０が形成されている。
【００５９】
このＴＦＴアレイ基板１０においては、配向膜４０の直下、すなわち、画素電極９及び第３層間絶縁膜７と配向膜４０との間には、イオン吸着性微粒子を含有してなる保護膜４１が形成されている。この保護膜４１が存在することにより、有機高分子からなる配向膜４０の分解により生じるイオン性の不純物の拡散及び液晶層５０への流入が防止されている。また、配向膜４０の下側に設けられている画素電極９からの不純物や金属元素の拡散による配向膜４０の劣化を防止している。また、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０側と反対側の表面には、所定の偏光のみを透過する偏光子１５が貼着されている。
【００６０】
他方、対向基板２０には、基板本体２０Ａの液晶層５０側の表面であって、データ線６ａ、走査線３ａ、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０の形成領域に対向する領域、すなわち各画素部の開口領域以外の領域に、入射光が画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０の半導体層１ａのチャネル領域１ａ’や低濃度ソース領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃに侵入することを防止するための第２遮光膜２３が設けられている。さらに、第２遮光膜２３が形成された基板本体２０Ａの液晶層５０側には、そのほぼ全面に渡って、ＩＴＯ等の透明電極材料からなる共通電極２１が形成されている。
【００６１】
また、この対向基板２０の液晶層５０側の最表面には、電圧無印加時における液晶層５０内の液晶分子の配向を制御するための配向膜６０が形成されている。そして、この共通電極２１と配向膜６０との間には、イオン吸着性微粒子を含有してなる保護膜６１が形成されている。これら配向膜６０及び保護膜６１はそれぞれ、ＴＦＴアレイ基板１０の配向膜４０及び保護膜４１と同等の構造を有するものである。また、対向基板２０の液晶層５０側と反対側の表面には、所定の偏光のみを透過する偏光子２５が貼着されている。
【００６２】
上記の保護膜４１、６１の膜厚は、１０〜３００ｎｍの範囲にあることが好ましく、より好ましくは１０〜１００ｎｍの範囲である。その理由は、保護膜４１、６１の膜厚が１０ｎｍ未満では、配向膜４０、６０の分解により生じるイオン性の不純物の吸着効果が不十分であるため、不純物の液晶層５０への流入による液晶装置の信頼性の低下を防止することができない可能性があり、また、電極（画素電極９あるいは共通電極２１）からの不純物や金属元素の拡散の防止効果が不十分で、配向膜４０、６０の劣化を防止することができないおそれがあるからである。また、膜厚が３００ｎｍを越えると、液晶層５０と電極（画素電極９あるいは共通電極２１）との距離が増大し、液晶層５０を駆動するための電圧が高くなり、良好な表示特性が得られなくなるからである。
【００６３】
なお、本実施形態においては、ＴＮモードの液晶装置についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明は、垂直配向モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モードなど、電圧無印加時の液晶分子の配向状態がいかなる液晶装置にも適用することができる。本発明を、垂直配向モードの液晶装置に適用する場合には、液晶層を、液晶分子の長短軸方向が短長軸方向に比較して分極しやすい、正負の誘電率異方性を有する液晶により構成すれば良い。この場合には、電圧無印加時に、液晶層内の液晶分子が配向膜によって制御され、所定の方向に配列するのに対し、電圧印加時には、液晶層内の液晶分子が、その長軸方向を一対の基板間に発生する縦電界の方向に対して略垂直平行方向に向けて配列するため、電圧無印加時、電圧印加時における液晶分子の配列を光学的に識別し、表示を行うことができる。
【００６４】
また、本実施形態においては、蒸着法により配向膜を形成する方法についてのみ説明したが、本発明は、電極と配向膜との間に、イオン吸着性微粒子を含む保護膜を形成した構成であればよく、この製造方法に限定されるものではない。例えば、配向膜は、スパッタ法やイオンプレーティング法により形成してもよい。
【００６５】
図６は、パッシブマトリックス型の透過型液晶装置の全体構成を示す斜視図である。
この透過型液晶装置は、液晶層（図示略）を挟持して対向配置された一対の基板７０，８０を具備して概略構成されている。
【００６６】
より詳細には、基板７０は、基板本体７１の液晶層側表面に、ストライプ状に形成された多数の透明電極７２と、イオン吸着性微粒子を含有してなる保護膜（図示略）と配向膜（図示略）とを順次具備して構成されている。また、基板８０は、基板本体８１の液晶層側表面に、ストライプ状に形成された多数の透明電極８２と、イオン吸着性微粒子を含有してなる保護膜（図示略）と配向膜（図示略）とを順次具備して構成されている。
【００６７】
なお、図示するように、基板７０の透明電極７２と基板８０の透明電極８２とは互いに交差する方向に形成されている。また、本実施形態の透過型液晶装置を構成する液晶層、配向膜、保護膜の構造は、図２の液晶装置と同様である。
【００６８】
このように、本発明は、パッシブマトリックス型の透過型液晶装置にも適用することができ、アクティブマトリックス型の透過型液晶装置と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
上記の各実施形態においては、ＴＦＴ素子を用いたアクティブマトリックス型の透過型液晶装置、パッシブマトリックス型の透過型液晶装置についてのみ説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、ＴＦＤ（Thin-Film Diode）素子に代表される２端子型素子を用いたアクティブマトリックス型液晶装置等にも適用可能である。
【００７０】
また、本発明は、電極と配向膜との間に、イオン吸着性微粒子を含む保護膜を形成した構成であればよく、基板全面に形成した上記の各実施形態に限定されるものではない。例えば、保護膜は、電極と同形状に形成してもよい。この場合は、電極のパターンニングと同時に行うことができる。また、基板全面に形成した場合、液晶側表面に形成される段差が大きくない限りは、保護膜に平坦化処理を施し、配向特性を向上させてもよい。
【００７１】
また、上記の各実施形態においては、透過型液晶装置を取り上げて説明したが、本発明は、電極と配向膜との間に、イオン吸着性微粒子を含む保護膜を形成した構成であればよく、上記の各実施形態に限定されるものではない。例えば、透過型液晶装置以外の反射型液晶装置、半透過反射型液晶装置にも適用可能であり、いかなる構造の液晶装置にも適用することができる。
【００７２】
（電子機器）
次に、本発明の電子機器の一例としてプロジェクタについて説明する。
図７は、プロジェクタを概略的に示す図である。
このプロジェクタＰＪ１は、本発明の液晶装置を光変調手段（液晶ライトバルブ）として用いており、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の異なる色毎に透過型液晶ライトバルブを備えた３板式の間欠表示型カラー液晶プロジェクタである。
【００７３】
図７に示すように、プロジェクタＰＪ１は、光源８１０と、ダイクロイックミラー８１３，８１４と、反射ミラー８１５，８１６，８１７と、入射レンズ８１８と、リレーレンズ８１９と、射出レンズ８２０と、液晶ライトバルブ８２２，８２３，８２４と、クロスダイクロイックプリズム８２５と、投射レンズ８２６とを備えて構成されている。
【００７４】
光源８１０は、メタルハライド等のランプ８１１とランプの光を反射するリフレクタ８１２とを含む。
ダイクロイックミラー８１３は、光源８１０からの白色光に含まれる赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー８１７で反射されて、赤色光用液晶ライトバルブ８２２に入射する。また、ダイクロイックミラー８１３で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー８１４によって反射され、緑色光用液晶ライトバルブ８２２に入射する。さらに、ダイクロイックミラー８１３で反射された青色光は、ダイクロイックミラー８１４を透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９および射出レンズ８２０を含むリレーレンズ系からなる導光手段８２１が設けられている。この導光手段８２１を介して、青色光が青色光用液晶ライトバルブ８２４に入射する。
【００７５】
各液晶ライトバルブ８２２，８２３，８２４により変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム８２５に入射する。このクロスダイクロイックプリズム８２５は４つの直角プリズムを貼り合わせたものであり、その界面には赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とがＸ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ８２６によってスクリーン８２７上に投影され、画像が拡大されて表示される。
【００７６】
上述したプロジェクタＰＪ１によれば、液晶ライトバルブ８２２，８２３，８２４における配向膜の劣化や液晶中の可動イオンによる表示品質の低下が防止されているから、表示品質の向上が図られる。また、液晶ライトバルブ８２２，８２３，８２４の製造プロセスの簡素化により、低コスト化が図られる。
【００７７】
なお、本例では赤色光用，緑色光用，青色光用の各液晶ライトバルブに本発明の液晶装置を採用したが、係る液晶装置は必ずしも全ての液晶ライトバルブに適用される必要はなく、少なくともＲ，Ｇ，Ｂのうちのいずれかの液晶ライトバルブに適用すれば、その効果を得ることができる。光のエネルギーが高い青色光（Ｂ）用の液晶ライトバルブに本発明の液晶装置を適用すると特に効果的である。
また、３板式の投射型表示装置（プロジェクタ）を例にして説明したが、単板式の投射型表示装置や直視型表示装置に本発明を適用することも可能である。
【００７８】
また、本発明の液晶装置を、プロジェクタ以外の電子機器に適用することも可能である。その具体例として、本発明の液晶装置を表示部に備えた携帯電話を挙げることができる。また、その他の電子機器としては、例えば、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、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ等が挙げられる。
【００７９】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の液晶装置の構成例を概念的に示す模式断面図。
【図２】液晶装置の全体構造を示す平面図。
【図３】透過型液晶装置の画像表示領域を示す等価回路図。
【図４】透過型液晶装置の複数の画素群の構造を示す平面図。
【図５】透過型液晶装置の構造を示す断面図。
【図６】パッシブマトリックス型の透過型液晶装置を示す斜視図。
【図７】プロジェクタの一例を概略的に示す図。
【符号の説明】
【００８１】
１０…ＴＦＴアレイ基板、２０…対向基板、３０…ＴＦＴ素子、９…画素電極（導電膜）、２１…共通電極（導電膜）、５０…液晶層、５２…シール材、４０，６０…配向膜、４１，６１…保護膜、７０…下側基板、８０…上側基板、２０６…基板間導通材（導体物）、２０７…導通端子（導体物）、２０５…配線、ＰＪ１…プロジェクタ。
【図１】
2006301492.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006301492.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006301492.tif 000007
【図６】
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【図７】
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