(57)【要約】【課題】耐光性、耐熱性などにおいて優れた信頼性品質を有する液晶装置、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】液晶装置を構成する液晶パネル１１０は、一対の基板としての素子基板１０及び対向基板２０と、一対の基板に挟持された液晶層５０と、一対の基板の液晶層５０に面する側に設けられた無機配向膜（配向膜１８，２４）と、を備え、無機配向膜は、液晶層５０を構成する液晶材料に対して無機配向膜に比べて撥液性の金属酸化膜１９，２５で覆われている。【選択図】図４
2018132578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板と、
前記一対の基板に挟持された液晶層と、
前記一対の基板の前記液晶層に面する側に設けられた無機配向膜と、を備え、
前記無機配向膜は、前記液晶層を構成する液晶材料に対して前記無機配向膜に比べて撥液性の金属酸化膜で覆われている、液晶装置。
【請求項２】
前記金属酸化膜は、ＨｆＯｘ、ＺｒＯｘ、Ｙ2Ｏ3、ＴａＯｘ、ＮｂＯｘの中から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物からなる、請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記金属酸化膜の膜厚が、０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、請求項１または２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記金属酸化膜の水に対する接触角が２０度以上である、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】
液晶層を挟む一対の基板のそれぞれにおいて、前記液晶層に面する側の表面に、前記表面の法線方向に対して斜め方向から無機材料を堆積させて無機配向膜を形成する工程と、
前記無機配向膜に、前記液晶層を構成する液晶材料に対して前記無機配向膜に比べて撥液性の金属酸化膜を原子層堆積法により成膜して積層する工程と、を備える、液晶装置の製造方法。
【請求項６】
前記金属酸化膜は、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ｔａ、Ｎｂの中から選ばれる少なくとも１種の金属の金属アルコキシドと酸素を含む化合物とを反応させて形成される、請求項５に記載の液晶装置の製造方法。
【請求項７】
膜厚が０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下となるように前記金属酸化膜を成膜する、請求項５または６に記載の液晶装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液晶装置を備えた、電子機器。
【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、該液晶装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置として、投射型表示装置（プロジェクター）の光変調手段に用いられるアクティブ駆動型の液晶装置が知られている。このような液晶装置では、光源から強い光（光量が大きな光）が入射するため、直視型の液晶装置に比べて優れた耐光性や耐熱性などが求められる。優れた耐光性や耐熱性を実現する観点から、有機配向膜に代えて光や熱に強い無機配向膜を採用すると共に、無機配向膜に表面処理を施すことが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、液晶が挟持される一対の基板のうち少なくとも一方の基板の液晶側に無機配向膜を形成する無機配向膜形成工程と、シランカップリング剤を用いて無機配向膜の表面を処理するシランカップリング処理工程と、を有する液晶装置の製造方法が開示されている。
【０００４】
上記特許文献１によれば、無機配向膜の表面のポーラスな孔がシランカップリング剤により埋め込まれ、無機配向膜がより緻密となることから、例えばシール材と無機配向膜との界面からの水侵入経路が遮断される。これにより、無機配向膜とシール材との間の密着性が高まって、液晶装置の耐湿性及び信頼性の向上を図ることができるとしている。
【０００５】
また例えば、特許文献２には、液晶装置における無機配向膜の表面に、原子層堆積法を用いて侵食防止膜を形成する方法が開示されている。液晶材料がフッ素系置換基を導入した液晶分子を含む場合、液晶層に入射した光によって光化学反応が起こり液晶材料の光分解物が生ずる。そして、光分解物からフッ化水素が生じて無機配向膜が侵食されることを侵食防止膜により防ごうとするものである。このような侵食防止膜として、酸化アルミニウム膜、酸化ランタン膜、酸化マグネシウム膜から選択される金属酸化膜が挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２８６４６８号公報
【特許文献２】特開２００８−１７５９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１のように無機配向膜にシランカップリング処理を施してシランカップリング層を形成しても、無機配向膜の表面に結合していない未反応のシランカップリング剤が残存して、表示におけるシミ、ムラ、焼き付き、フリッカーなどの初期的な不具合を招き、液晶装置の製造における歩留りを低下させることがあった。また、液晶層に入射した光や熱によってシランカップリング層が劣化して剥がれ落ち、長期動作を保証する信頼性品質に影響することがあった。
【０００８】
また、上記特許文献２のように無機配向膜に侵食防止膜を形成しても、上記光化学反応によって生じた光分解物が侵食防止膜に吸着されると、やはり、表示におけるシミ、ムラ、焼き付き、フリッカーなどの不具合が生じ信頼性品質に影響するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
［適用例］本適用例に係る液晶装置は、一対の基板と、前記一対の基板に挟持された液晶層と、前記一対の基板の前記液晶層に面する側に設けられた無機配向膜と、を備え、前記無機配向膜は、前記液晶層を構成する液晶材料に対して前記無機配向膜に比べて撥液性の金属酸化膜で覆われていることを特徴とする。
【００１１】
本適用例によれば、無機配向膜の表面を金属酸化膜で覆うことで、ポーラスな無機配向膜の表面を緻密な状態とすることができる。また、金属酸化膜はシランカップリング層よりも高い密着性を有して無機配向膜を覆うことができる。さらに、金属酸化膜が液晶材料に対して無機配向膜よりも撥液性を有していることから、液晶層に入射した光による光化学反応によって生じた光分解物が金属酸化膜に吸着し難くなる。すなわち、耐湿性、耐光性、耐熱性などにおいて優れた信頼性品質を有する液晶装置を提供することができる。
【００１２】
上記適用例に記載の液晶装置において、前記金属酸化膜は、ＨｆＯｘ、ＺｒＯｘ、Ｙ2Ｏ3、ＴａＯｘ、ＮｂＯｘの中から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物からなることが好ましい。
この構成によれば、液晶材料に対して高い撥液性を示す金属酸化膜とすることができる。
【００１３】
上記適用例に記載の液晶装置において、前記金属酸化膜の膜厚が、０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
この構成によれば、無機配向膜を金属酸化膜で覆っても、液晶分子に対する無機配向膜の配向規制力を維持した状態で、無機配向膜に撥液性を付与できる。
【００１４】
上記適用例に記載の液晶装置において、前記金属酸化膜の水に対する接触角が２０度以上であることが好ましい。
この構成によれば、光化学反応によって生じた光分解物が金属酸化膜により吸着し難くなる。つまり、より優れた信頼性品質を有する液晶装置を提供することができる。
【００１５】
［適用例］本適用例に係る液晶装置の製造方法は、液晶層を挟む一対の基板のそれぞれにおいて、前記液晶層に面する側の表面に、前記表面の法線方向に対して斜め方向から無機材料を堆積させて無機配向膜を形成する工程と、前記無機配向膜に、前記液晶層を構成する液晶材料に対して前記無機配向膜に比べて撥液性の金属酸化膜を原子層堆積法により成膜して積層する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本適用例によれば、原子層堆積法により、無機配向膜に金属酸化膜を積層することで、ポーラスな無機配向膜の表面を金属酸化膜で覆って緻密な状態とすることができる。また、無機配向膜にシランカップリング処理を行う場合に比べて高い密着性を有して無機配向膜を覆う金属酸化膜を形成できる。さらに、無機配向膜に比べて液晶材料に対して撥液性を有する金属酸化膜を形成することから、液晶層に入射した光による光化学反応によって生じた光分解物が金属酸化膜に吸着し難い状態とすることができる。すなわち、耐湿性、耐光性、耐熱性などにおいて優れた信頼性品質を有する液晶装置を歩留りよく製造することができる。
【００１７】
上記適用例に記載の液晶装置の製造方法において、前記金属酸化膜は、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ｔａ、Ｎｂの中から選ばれる少なくとも１種の金属の金属アルコキシドと酸素を含む化合物とを反応させて形成されることが好ましい。
この方法によれば、金属アルコキシドを単分子状態で堆積させて酸素を含む化合物と反応させ、液晶材料に対して高い撥液性を示す金属酸化膜を薄く形成することができる。
【００１８】
上記適用例に記載の液晶装置の製造方法において、膜厚が０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下となるように前記金属酸化膜を成膜することが好ましい。
この方法によれば、無機配向膜を金属酸化膜で覆っても、液晶分子に対する無機配向膜の配向規制力を維持した状態で、無機配向膜に撥液性を付与できる。
【００１９】
［適用例］本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする。
本適用例によれば、耐湿性、耐光性、耐熱性などにおいて優れた信頼性品質を有する液晶装置を備えた電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態の液晶装置の構成を示す概略平面図。
【図２】図１に示すＨ−Ｈ’線に沿う液晶パネルの構造を示す概略断面図。
【図３】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４】液晶パネルの画素における配向膜と液晶分子の配向状態とを示す概略断面図。
【図５】液晶パネルにおける液晶分子の配向制御方向を示す概略平面図。
【図６】無機配向膜の形成方法を示す概略断面図。
【図７】金属酸化膜の形成方法を示す概略断面図。
【図８】金属酸化膜の成膜に用いられる成膜装置の一例を示す概略図。
【図９】水滴の接触角の測定方法を示す概略図。
【図１０】第２実施形態の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】
【００２１】
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。
【００２２】
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ッ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）の光変調手段（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】
（第１実施形態）
＜液晶装置＞
まず、本実施形態の液晶装置について、図１〜図３を参照して説明する。図１は第１実施形態の液晶装置の構成を示す概略平面図、図２は図１に示すＨ−Ｈ’線に沿う液晶パネルの構造を示す概略断面図、図３は第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である。
【００２４】
図１及び図２に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、対向配置された一対の基板としての素子基板１０及び対向基板２０と、これら一対の基板によって挟持された液晶層５０とを有する液晶パネル１１０を備えている。素子基板１０の基材１０ｓ及び対向基板２０の基材２０ｓは、それぞれ透明な例えば石英基板や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よりも大きく、両基板は、対向基板２０の外縁に沿って配置されたシール部４０を介して間隔を置いて貼り合わされている。シール部４０において途切れた部分が注入口４１となっており、本実施形態では、真空注入法により注入口４１から上記間隔に負の誘電異方性を有する液晶材料が注入され、封止剤４２を用いて注入口４１が封入されている。なお、上記間隔に液晶材料を封入する方法は、真空注入法に限定されるものではなく、例えば、額縁状に配置されたシール部４０の内側に液晶材料を滴下して、減圧下で素子基板１０と対向基板２０とを貼り合わせるＯＤＦ（One  Drop  Fill）法を採用してもよい。
シール部４０は、例えば熱硬化性又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。シール部４０には、一対の基板の上記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】
シール部４０の内側には、マトリックス状に配列した複数の画素Ｐを含む表示領域Ｅ１が設けられている。また、シール部４０と表示領域Ｅ１との間の周辺領域Ｅ２に表示領域Ｅ１を取り囲んで見切り部２１が設けられている。見切り部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る。
【００２７】
素子基板１０には、複数の外部接続用端子１０４が配列した端子部が設けられている。該端子部に沿った第１の辺部とシール部４０との間にデータ線駆動回路１０１が設けられている。また、第１の辺部に対向する第２の辺部に沿ったシール部４０と表示領域Ｅ１との間に検査回路１０３が設けられている。さらに、第１の辺部と直交し互いに対向する第３及び第４の辺部に沿ったシール部４０と表示領域Ｅ１との間に走査線駆動回路１０２が設けられている。第２の辺部のシール部４０と検査回路１０３との間に、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。
【００２８】
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、第１の辺部に沿って配列した複数の外部接続用端子１０４に接続されている。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Ｅ１との間のシール部４０の内側に沿った位置に設けてもよい。
以降、第１の辺部に沿った方向をＸ方向とし、第３の辺部に沿った方向をＹ方向として説明する。また、対向基板２０側から素子基板１０側に向かう方向に沿って見ることを「平面視」または「平面的に」と言う。
【００２９】
図２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ごとに設けられた透光性の画素電極１５及びスイッチング素子である薄膜トランジスター（以降、ＴＦＴと呼称する）３０と、信号配線と、これらを覆う配向膜１８とが形成されている。また、ＴＦＴ３０における半導体層に光が入射してスイッチング動作が不安定になることを防ぐ遮光構造が採用されている。素子基板１０は、基材１０ｓと、基材１０ｓ上に形成された画素電極１５、ＴＦＴ３０、信号配線、配向膜１８を含むものである。
【００３０】
素子基板１０に対向配置される対向基板２０は、基材２０ｓと、基材２０ｓ上に形成された見切り部２１と、これを覆うように成膜された平坦化層２２と、平坦化層２２を覆い、少なくとも表示領域Ｅ１に亘って設けられた対向電極としての共通電極２３と、共通電極２３を覆う配向膜２４とを含むものである。
【００３１】
見切り部２１は、図１に示すように表示領域Ｅ１を取り囲むと共に、平面的に走査線駆動回路１０２、検査回路１０３と重なる位置に設けられている。これにより対向基板２０側からこれらの回路に入射する光を遮蔽して、これらの回路が光によって誤動作すること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Ｅ１に入射しないように遮蔽して、表示領域Ｅ１の表示における高いコントラストを確保している。
【００３２】
平坦化層２２は、例えば酸化シリコンなどの無機材料からなり、光透過性を有して見切り部２１を覆うように設けられている。このような平坦化層２２の形成方法としては、例えばプラズマＣＶＤ法などを用いて成膜する方法が挙げられる。
【００３３】
共通電極２３は、例えばＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）などの透明導電膜からなり、平坦化層２２を覆うと共に、図１に示すように対向基板２０の下方側の隅に設けられた上下導通部１０６に電気的に接続されている。上下導通部１０６は、素子基板１０側の配線に電気的に接続している。
【００３４】
画素電極１５を覆う配向膜１８及び共通電極２３を覆う配向膜２４は、気相成長法を用いてＳｉＯｘ（酸化シリコン）などの無機材料を成膜して形成された無機配向膜が用いられている。配向膜１８，２４の詳しい形成方法については後述するが、無機配向膜の表面を透光性の金属酸化膜で覆うことにより、液晶パネル１１０の耐光性や耐熱性などの耐久性に係る信頼性品質を向上させている。
【００３５】
このような液晶装置１００は透過型であって、電圧無印加状態で画素Ｐの透過率が最大となるノーマリーホワイトモードや、電圧無印加状態で画素Ｐの透過率が最小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。素子基板１０と対向基板２０とを含む液晶パネル１１０の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。
本実施形態では、以降、ノーマリーブラックモードの光学設計が適用された例について説明する。
【００３６】
次に図３を参照して、液晶装置１００の電気的な構成について説明する。液晶装置１００は、少なくとも表示領域Ｅ１において互いに絶縁されて直交する信号配線としての複数の走査線３ａ及び複数のデータ線６ａと、データ線６ａに沿って平行に配置された容量線３ｂとを有する。走査線３ａが延在する方向がＸ方向であり、データ線６ａが延在する方向がＹ方向である。
【００３７】
走査線３ａ、データ線６ａ及び容量線３ｂと、これらの信号線類により区分された領域に、画素電極１５と、ＴＦＴ３０と、蓄積容量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。
【００３８】
走査線３ａはＴＦＴ３０のゲートに電気的に接続され、データ線６ａはＴＦＴ３０のソース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。
【００３９】
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を画素Ｐに供給する。
【００４０】
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、この順に線順次で供給してもよく、互いに隣り合う複数のデータ線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パルス的に線順次で供給する。
【００４１】
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に書き込ま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。画像信号Ｄ１〜Ｄｎの周波数は例えば６０Ｈｚである。
【００４２】
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蓄積容量１６が接続されている。蓄積容量１６は、ＴＦＴ３０のドレインと容量線３ｂとの間に設けられている。
【００４３】
なお、図１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３の等価回路では図示を省略している。
【００４４】
本実施形態における画素回路を駆動制御する周辺回路は、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０２、検査回路１０３を含んでいる。また、周辺回路は、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上記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。
【００４５】
次に、液晶パネル１１０における配向膜１８，２４と負の誘電異方性を有する液晶分子の配向状態とについて、図４及び図５を参照して説明する。図４は液晶パネルの画素における配向膜と液晶分子の配向状態とを示す概略断面図、図５は液晶パネルにおける液晶分子の配向制御方向を示す概略平面図である。なお、図４では、画素電極１５及び共通電極２３と、配向膜１８，２４とを図示し、素子基板１０及び対向基板２０における他の構成の図示を省略している。また、図５は対向基板２０側から見たときの液晶分子の配向制御方向を示すものである。
【００４６】
図４に示すように、素子基板１０の画素電極１５における液晶層５０に面する側の表面を覆うように、配向膜１８が形成されている。本実施形態における配向膜１８は、無機材料としての酸化シリコン（ＳｉＯ2）を基材１０ｓの法線方向に対して斜め方向から蒸着することにより、酸化シリコンの蒸着分子が斜めに堆積した柱状体（カラム）１８ａの集合体である。さらに、配向膜１８は、金属酸化膜１９によって覆われている。
【００４７】
対向基板２０の共通電極２３における液晶層５０に面する側の表面を覆う配向膜２４も配向膜１８と同様に、無機材料としての酸化シリコン（ＳｉＯ2）を基材２０ｓの法線方向に対して斜め方向から蒸着することにより形成される柱状体（カラム）２４ａの集合体である。また、配向膜２４は、金属酸化膜２５によって覆われている。基材面の法線方向に対して無機材料を斜め方向から蒸着することを、以降、斜め蒸着と呼ぶ。
【００４８】
素子基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が挟持された液晶パネル１１０において、液晶分子ＬＣは、基材１０ｓ，２０ｓの法線方向に対して一定の方向に所定の角度θｐで傾斜した状態で金属酸化膜１９，２５の表面に略垂直配向している。上記所定の角度θｐは、プレチルト角とも呼ばれる。本実施形態におけるプレチルト角θｐは、おおよそ３度〜５度である。
【００４９】
対向基板２０の共通電極２３に与えられる固定電位（ＬＣＣＯＭ）を基準として素子基板１０の画素電極１５に交流電位を与えて電界を発生させると、負の誘電異方性を有する液晶分子ＬＣは電界方向に直交する方向に傾く。これにより、液晶層５０に入射する偏光を画像情報に基づく上記交流電位によって変調するものである。
【００５０】
金属酸化膜１９，２５は、ＨｆＯｘ、ＺｒＯｘ、Ｙ2Ｏ3、ＴａＯｘ、ＮｂＯｘの中から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物からなる。酸化シリコン（ＳｉＯ2）などの無機材料からなる柱状体の集合体である無機配向膜をこのような透光性の金属酸化膜１９，２５で覆うことにより、液晶層５０を構成する負の誘電異方性を有するネマチック型の液晶分子ＬＣからなる液晶材料に対して撥液性を付与することができる。言い換えれば、透光性の金属酸化膜１９，２５は、液晶材料に対して無機配向膜である配向膜１８，２４に比べて優れた撥液性を示す金属酸化物が用いられる。
【００５１】
図５に示すように、素子基板１０における配向膜１８の斜め蒸着方向は、例えば、表示領域Ｅ１の右上から左下に向かう破線の矢印で示す方向である。これに対して、対向基板２０における配向膜２４の斜め蒸着方向は、例えば、表示領域Ｅ１の左下から右上に向かう実線の矢印で示す方向である。破線の矢印と実線の矢印とは、それぞれＹ方向に対して角度θａで交差している。つまり、Ｙ方向に対して角度θａで交差する１軸方向（方位）に液晶分子ＬＣがプレチルト角θｐを有して傾斜していることになる。このような液晶分子ＬＣの配向状態は、１軸の略垂直配向（ＶＡ；Vertical  Alignment）と呼ばれている。
【００５２】
１軸の略垂直配向における上記斜め蒸着の方向は、液晶装置１００の光学設計条件に基づいて適宜設定される。本実施形態では、例えば、液晶パネル１１０を挟んでＸ方向とＹ方向とに透過軸または吸収軸が向くように一対の偏光素子が配置される。上記斜め蒸着の方向（方位）は光の入射方向と射出方向とに配置される偏光素子の透過軸または吸収軸に対して４５度の角度θａで交わっている。このような１軸の略垂直配向状態とすることで、ノーマリーブラックにおける最大のコントラストが得られる構成となっている。なお、斜め蒸着の方向（方位）は、上記した１軸の方向（方位）に限定されず、例えば、Ｙ方向に対して角度θａで交差し、表示領域Ｅ１の左上から右下へ向かう方向及び右下から左上に向かう方向であってもよい。
【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６〜図８を参照して説明する。図６は無機配向膜の形成方法を示す概略断面図、図７は金属酸化膜の形成方法を示す概略断面図、図８は金属酸化膜の成膜に用いられる成膜装置の一例を示す概略図である。
【００５４】
本実施形態の液晶装置１００の製造方法は、金属酸化膜１９，２５の形成方法に特徴を有するものであって、液晶装置１００における他の構成の形成方法は、公知の技術を用いることができる。配向膜１８を覆う金属酸化膜１９の形成方法と、配向膜２４を覆う金属酸化膜２５の形成方法とは基本的に同じであることから、金属酸化膜１９の形成に係る工程を例示して説明する。
【００５５】
本実施形態の液晶装置１００の製造方法は、液晶層５０を挟む一対の基板のそれぞれにおいて、液晶層５０に面する側の表面に、当該表面の法線方向に対して斜め方向から無機材料を堆積させて無機配向膜を形成する工程と、無機配向膜に、液晶層５０を構成する液晶材料に対して無機配向膜に比べて撥液性の金属酸化膜を原子層堆積法により成膜して積層する工程と、を備える。
【００５６】
具体的には、画素電極１５の表面に配向膜１８を形成する工程では、図６に示すように、基材１０ｓの法線に対して角度θｃで傾斜する方向から無機材料（酸化シリコンなど）を斜め蒸着する。斜め蒸着における上記角度θｃは、蒸着源と基材１０ｓとを結ぶ線分と基材１０ｓの表面（画素電極１５が形成された表面）とがなす角度である。斜め蒸着によって画素電極１５の表面には法線に対して角度θｂで傾斜した柱状体（カラム）１８ａが形成される。以降、傾斜した柱状体（カラム）１８ａの角度θｂを傾斜角度θｂと呼ぶ。傾斜角度θｂは、必ずしも斜め蒸着の角度θｃと同じにはならない。実際には斜め蒸着の角度θｃを例えば４０度〜５０度とすると、柱状体（カラム）１８ａの傾斜角度θｂはおおよそ２０度となる。また、柱状体（カラム）１８ａの傾斜角度θｂと液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐとの間には相関関係がある。前述したように、液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐ（図４参照）は、３度〜５度である。液晶分子ＬＣのプレチルト角θｐは、液晶装置１００における光学特性に影響することから、所望のプレチルト角θｐが得られるように、斜め蒸着における角度θｃが調整され設定される。画素電極１５の表面に対して柱状体（カラム）１８ａが傾斜して形成されることから、隣り合う柱状体（カラム）１８ａの間には隙間が生ずることもある。また、柱状体（カラム）１８ａの集合体である配向膜１８の表面は、柱状体（カラム）１８ａの堆積具合によって凹凸が生ずる。このような配向膜１８の画素電極１５上の膜厚はおおよそ５０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００５７】
次に、配向膜１８を覆う金属酸化膜１９を形成する工程では、図７に示すように、凹凸を有する配向膜１８を覆うように金属酸化膜１９を、配向膜１８よりも薄く形成する。これにより、配向膜１８による液晶分子ＬＣの配向規制力を維持した状態として撥液性を付与する。配向膜１８による液晶分子ＬＣの配向規制力を維持した状態とするには、金属酸化膜１９をできるだけ薄い状態で且つむらなく形成することが求められる。このような金属酸化膜１９の形成方法として原子層堆積（ＡＬＤ；Atomic  Layer  Deposition）法が用いられる。
【００５８】
ＡＬＤ法は、生成物のプリカーサ（前駆体）が単分子状態で含まれる原料ガスと反応ガスとを反応させ、生成物を堆積させて薄膜を形成する方法である。本実施形態では、プリカーサ（前駆体）として、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）の中から選ばれる少なくとも１種の金属の金属アルコキシドを用いる。また反応ガスとして酸素を含む化合物である例えば水（Ｈ2Ｏ）やオゾン（Ｏ3）を用いる。例えば、Ｈｆの金属アルコキシドとしては、Bis(methyl-η5-cyclopentadienyl)dimethylhafnium（Ｈｆ［Ｃ5Ｈ4（ＣＨ3）］2（ＣＨ3）2））や、Bis(methyl-η5-cyclopentadienyl)methoxymethylhafnium（ＨｆＣＨ3（ＯＣＨ3）［Ｃ2Ｈ5（ＣＨ3）］2）が挙げられる。Ｚｒの金属アルコキシドとしては、Zirconium(IV) tert-butoxide（Ｚｒ［ＯＣ（ＣＨ3）3］4）や、Bis(methyl-η5-cyclo-pentadienyl)methoxymethylzirconium（Ｚｒ（ＣＨ3Ｃ5Ｈ4）2ＣＨ3ＯＣＨ3）などが挙げられる。
【００５９】
図８に示すように、ＡＬＤ法を適用可能な成膜装置５００は、チャンバー５０１と、チャンバー５０１内に設けられたテーブル５０２と、テーブル５０２に載置されたワークＷを加熱可能な加熱手段としてのヒーター５０３とを有している。また、チャンバー５０１内に原料ガスや反応ガスなどを導入する２つのガス導入管５０４，５０５と、チャンバー５０１内に導入された原料ガスや反応ガスなどを外部に排気するためのガス排出管５０６とを有している。本実施形態において金属酸化膜１９が形成されるワークＷはウェハ状であって、ワークＷが載置されるテーブル５０２は平面視で円形である。
【００６０】
チャンバー５０１内において、２つのガス導入管５０４，５０５とガス排出管５０６とは、平面視で円形のテーブル５０２を挟んで対向するように配置されている。２つのガス導入管５０４，５０５及びガス排出管５０６のチャンバー５０１内における高さは、ワークＷが載置されるテーブル５０２の表面の高さとほぼ同じである。
【００６１】
２つのガス導入管５０４，５０５のうち、例えばガス導入管５０４から原料ガスがテーブル５０２上に導入され、ガス導入管５０５から反応ガスがテーブル５０２上に導入される。図８には図示を省略しているが、成膜装置５００は、プリカーサである金属アルコキシドを加熱して昇華させる昇華器を備えている。昇華器の内部で昇華して単分子状態となった金属アルコキシドをキャリアガスと混ぜて原料ガスとし、ガス導入管５０４からチャンバー５０１内に導入する。
【００６２】
ガス排出管５０６は、例えば真空ポンプなどに接続され、反応後に未反応な状態で残る原料ガスや反応ガスをチャンバー５０１の外に排出する。
【００６３】
より具体的な金属酸化膜１９の形成方法は、まず、テーブル５０２に画素電極１５が形成されたワークＷを載置する（ステップＳ１）。その後、チャンバー５０１内に例えば不活性な窒素ガスやアルゴンガスなどのキャリアガスを例えばガス導入管５０４から導入する。一方でチャンバー５０１内の空気をガス排出管５０６から排出して、チャンバー５０１内にキャリアガスを充填する（ステップＳ２）。次に、金属アルコキシドを含む原料ガスをガス導入管５０４からチャンバー５０１内に導入し、ワークＷの表面に単分子状態の金属アルコキシドを物理吸着させて薄膜（原子層）を形成する（ステップＳ３）。ワークＷに物理吸着しなかった余分な金属アルコキシドを含む原料ガスをガス排出管５０６からチャンバー５０１外に排出する（ステップＳ４）。その後、反応ガスである例えばオゾンをガス導入管５０５からチャンバー５０１内に導入して、ワークＷに物理吸着した金属アルコキシドとオゾンとを反応させて金属酸化物の薄膜を形成する（ステップＳ５）。そして、反応に寄与しなかった余分なオゾンをガス排出管５０６からチャンバー５０１外に排出する（ステップＳ６）。
【００６４】
上記のステップＳ３〜ステップＳ６を繰り返すことにより、配向膜１８を覆う所望の膜厚の金属酸化膜１９を形成する。そして、ガス導入管５０５からチャンバー５０１内に空気を導入する一方でキャリアガスを排出して、チャンバー５０１内からワークＷを取り出す（ステップＳ７）。
【００６５】
なお、上記ステップＳ５において金属アルコキシドの酸化反応を効率的に進めるには、ヒーター５０３によってワークＷを加熱することが好ましい。その場合、ワークＷに予め形成された構成が加熱により劣化しないように、５０℃以上２００℃以下の温度範囲で、ワークＷを加熱することが好ましい。
【００６６】
このようにして形成される金属酸化膜１９の膜厚は、配向膜１８の表面をむらなく被覆することが可能な範囲でできるだけ薄いほうがよい。金属酸化膜１９の膜厚は１００ｎｍ以下であることが望ましく、１０ｎｍ以下であることが好ましく、０．５ｎｍ以上４ｎｍ以下であることがより好ましい。ＡＬＤ法は、上述したように単分子状態のプリカーサをワークＷに物理吸着させて反応させ、むらなく生成物の薄膜を形成できることから、金属酸化膜１９の形成に適している。
【００６７】
このようにして形成された金属酸化膜１９は、ＨｆＯｘ、ＺｒＯｘ、Ｙ2Ｏ3、ＴａＯｘ、ＮｂＯｘの中から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物からなることにより、液晶層５０を構成する液晶材料（負の誘電異方性を有する液晶分子ＬＣ）に対して、無機配向膜である配向膜１８よりも高い撥液性を示す。
【００６８】
なお、対向基板２０の配向膜２４及び配向膜２４を覆う金属酸化膜２５もまた、素子基板１０における配向膜１８及び金属酸化膜１９の形成方法と同様にして形成される。
【００６９】
各種の薄膜の液晶材料に対する撥液性を評価する方法として、薄膜に対して滴下された水滴の接触角を測定する、ＪＩＳ  Ｒ３２５７；１９９９の試験方法（静滴法）を挙げることができる。図９は水滴の接触角の測定方法を示す概略図である。
【００７０】
図９に示すように、ＪＩＳ  Ｒ３２５７；１９９９によれば、測定対象の膜が形成された基板を準備する。そして、基板を例えば純水洗浄などにより清浄化して乾燥させた後に、速やかに蒸留水の水滴を膜面に滴下する。水滴の量は、滴下された水滴が表面張力で略半球状となるように１μｌ（マイクロリットル）以上４μｌ（マイクロリットル）以下とすることが好ましい。次に、滴下された水滴の直径２ｒ（半径ｒの２倍）と高さｈとを計測する。球の一部として見なすことができる水滴の接触角θは、膜面と水滴の接線とがなす角度であり、水滴の外縁と頂点とを結ぶ線分と膜面とがなす角度θ’の２倍である（接触角θ＝２θ’）。角度θ’は、ｔａｎθ’＝ｈ／ｒであることから導かれる。このような接触角θを計測する装置としては、例えば、協和界面科学株式会社製の全自動接触角計（ＤＭシリーズ）などが挙げられる。なお、水滴を滴下させる環境としては、温度が２５℃±５℃、相対湿度が５０％±１０％の範囲であることが好ましい。
【００７１】
以下の表１に、上記全自動接触計（ＤＭシリーズ）を用いて計測された、各種の薄膜における水滴の接触角の測定結果を示す。
【００７２】
【表１】
2018132578.tif 000003
【００７３】
上記表１に示すように、無機配向膜の材料の一例である酸化シリコン（ＳｉＯ2）を斜め蒸着して形成された薄膜の接触角θは１０度未満であって、親水性（撥液性が低い状態）である。背景技術における特許文献１（特開２００７−２８６４６８号公報）に示されたシランカップリング処理により形成されたシランカップリング層の接触角θは２０度以上であって、無機配向膜にシランカップリング処理を施さない場合に比べて疎水性（撥液性）となっている。また、背景技術における特許文献２（特開２００８−１７５９４８号公報）に示された酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）をＡＬＤ法を用いて形成された薄膜の接触角θは３０度〜４０度であった。これに対して、ＡＬＤ法を用いて形成された例えばＨｆＯｘからなる金属酸化膜（膜厚は２ｎｍ〜４ｎｍ）の接触角θは６０度〜８０度であり、高い疎水性（撥液性）を示した。なお、表１には示していないが、ＡＬＤ法で形成したＺｒＯｘ、Ｙ2Ｏ3、ＴａＯｘ、ＮｂＯｘの中から選ばれた１種の金属酸化膜の接触角θは、いずれも８０度以上の値を示した。
【００７４】
無機配向膜の表面をＨｆＯｘ、ＺｒＯｘ、Ｙ2Ｏ3、ＴａＯｘ、ＮｂＯｘの中から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物からなる金属酸化膜で覆って、無機配向膜に撥液性を付与する観点から、金属酸化膜の接触角θは、シランカップリング層の接触角θと同等以上、すなわち２０度以上であれば、以下に示す効果を実現可能である。
【００７５】
上記第１実施形態の液晶装置１００とその製造方法によれば、以下の効果が得られる。
（１）無機配向膜の表面にＡＬＤ法を用いて金属酸化膜を成膜して積層することにより、無機材料が斜めに堆積した柱状体（カラム）の集合体であるポーラスな無機配向膜を金属酸化膜で覆って緻密な状態とすることができる。これによりシール部４０と無機配向膜との密着性を改善して、シール部４０と無機配向膜との界面から水分などが液晶層５０に浸入することを防ぐことができる。また、金属酸化膜は無機配向膜に対して優れた密着性を有していることから熱などによって金属酸化膜が剥がれることがない。さらに、ＨｆＯｘ、ＺｒＯｘ、Ｙ2Ｏ3、ＴａＯｘ、ＮｂＯｘの中から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物からなる金属酸化膜は、無機配向膜に比べて高い撥液性を示すことから、液晶層５０に入射した光によって液晶材料が光化学反応を起こし、生成した光分解物が金属酸化膜に付着し難くなる。つまり、光分解物の無機配向膜への付着に起因する表示不具合（シミ、ムラ、焼き付き、フリッカーなど）が生じ難くなる。すなわち、従来に比べて優れた耐湿性、耐熱性、耐光性などの信頼性品質を有する液晶装置１００を提供あるいは歩留りよく製造することができる。
【００７６】
（２）金属酸化膜は、ＡＬＤ法により、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ｔａ、Ｎｂの中から選ばれる少なくとも１種の金属の金属アルコキシドと酸素を含む化合物（水あるいはオゾン（Ｏ3））などを反応させて形成される。昇華されて単分子状態となった金属アルコキシドをワークＷに物理吸着させた状態で酸素を含む化合物と反応させ、金属酸化膜を形成することから、サブナノメーターからナノメーター単位の金属酸化膜を形成できる。このような金属酸化膜で無機配向膜を覆うことで無機配向膜の配向規制力を維持した状態で、無機配向膜に撥液性を付与できる。
【００７７】
（第２実施形態）
＜電子機器＞
次に、上記第１実施形態の液晶装置１００を適用可能な電子機器として、投射型表示装置を例に挙げ、図１０を参照して説明する。図１０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。
【００７８】
図１０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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
液晶ライトバルブ１２１０は、上記第１実施形態の液晶装置１００が適用されたものである。液晶パネル１１０の色光の入射側と射出側とにクロスニコルに配置された一対の偏光素子が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。
【００８４】
このような投射型表示装置１０００によれば、液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０として、上記液晶装置１００が用いられているので、優れた表示品質を有すると共に、耐湿性、耐熱性、耐光性などにおいて高い信頼性品質が実現された投射型表示装置１０００を提供することができる。
【００８５】
本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う液晶装置および該液晶装置の製造方法ならびに該液晶装置を適用する電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。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。
【００８６】
（変形例１）上記第１実施形態では、無機配向膜を斜め蒸着により形成したが、スパッタ法により無機材料を斜めスパッタすることにより無機配向膜を形成してもよい。
【００８７】
（変形例２）本発明が適用される液晶装置は、透過型であることに限定されず、画素電極１５が光反射性を有する反射型の液晶装置に対しても適用可能である。
【００８８】
（変形例３）上記第１実施形態の液晶装置１００を適用可能な電子機器は、上記第２実施形態の投射型表示装置１０００に限定されない。例えば、画素に着色層を有するカラーフィルターを備える液晶装置とすることで、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）、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】
【００８９】
１０…一対の基板のうちの一方である素子基板、１８，２４…無機配向膜としての配向膜、２０…一対の基板のうちの他方である対向基板、５０…液晶層、１９，２５…金属酸化膜、１００…液晶装置、１０００…電子機器としての投射型表示装置。
【図１】
2018132578.tif 000004
【図２】
2018132578.tif 000005
【図３】
2018132578.tif 000006
【図４】
2018132578.tif 000007
【図５】
2018132578.tif 000008
【図６】
2018132578.tif 000009
【図７】
2018132578.tif 000010
【図８】
2018132578.tif 000011
【図９】
2018132578.tif 000012
【図１０】
2018132578.tif 000013