(57)【要約】【課題】横電界方式の液晶装置における配向膜起因の表示不良を防止でき、高品質の表示が可能であり、かつ信頼性にも優れた液晶装置、及びその製造方法を提供する。【解決手段】一対の基板１０，２０間に正の誘電率異方性を有する液晶を含む液晶層５０を挟持してなり、液晶層５０に対して基板１０，２０の面方向の電界を作用させる画素電極（第１電極）９と共通電極（第２電極）１９とが形成された液晶装置であり、画素電極９及び共通電極１９は基板１０から前記液晶層５０側に突出して形成され、前記画素電極９及び共通電極１９の側壁面９ｓ、１９ｓに、前記液晶を側壁面９ｓ、１９ｓに沿う方向に配向させる初期配向制御手段が形成されている構成とした。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に正の誘電率異方性を有する液晶を含む液晶層を挟持してなり、前記液晶層に対して前記基板の面方向に電界を印加する第１電極及び第２電極とが形成された液晶装置であって、
前記第１電極及び前記第２電極は、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板から前記液晶層側に突出して形成され、
前記第１電極及び前記第２電極の側壁面に、前記液晶層の液晶を前記側壁面に沿う方向に配向させるように前記液晶の初期配向を制御する初期配向制御手段が形成されていることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記第１電極及び前記第２電極の側壁面に配向処理が施さ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】
前記配向処理がラビング処理であることを特徴とする請求項２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記第１電極及び前記第２電極の前記側壁面に誘電体膜が形成されており、前記誘電体膜に前記配向処理が施されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記第１電極及び前記第２電極の側壁面に配向膜が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記第１電極及び前記第２電極の互いに対向する面にのみ、前記配向膜が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記配向膜が無機材料を主成分とする無機配向膜であることを特徴とする請求項５又は６に記載の液晶装置。
【請求項８】
前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方が、誘電体材料からなる芯材と当該芯材の表面に形成された導電膜とを有しており、前記導電膜に前記配向処理が施されていることを特徴とする請求項２から７のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項９】
前記液晶層にカイラル剤が添加されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項１０】
前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の側壁面に、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加したときの前記液晶の駆動方向を制御する液晶制御手段が設けられていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項１１】
前記第１電極と前記第２電極との間の領域において、前記液晶層の前記基板側の端に位置する前記液晶が、前記基板の面方向に配向していることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項１２】
前記第１電極と前記第２電極との間の領域において、一対の前記基板のうち少なくとも一方の前記基板を構成する基板本体の表面が前記液晶層と接していることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項１３】
一対の基板間に正の誘電率異方性を有する液晶を含む液晶層を挟持してなり、前記液晶層に対して前記基板の面方向に電界を印加する第１電極と第２電極とが形成された液晶装置の製造方法であって、
前記基板に、当該基板から前記液晶層側に突出するように前記第１電極と前記第２電極とを形成する工程と、
前記第１電極の側壁面及び前記第２電極の側壁面に対して、前記液晶を前記側壁に沿った方向に配向させるような配向処理を施す工程と
を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項１４】
前記配向処理を施す工程が、
前記第１電極及び前記第２電極が形成された前記基板にラビング処理を施す工程であることを特徴とする請求項１３に記載の液晶装置の製造方法。
【請求項１５】
前記配向処理を施す工程が、
前記第１電極の側壁面及び前記第２電極の側壁面に、無機材料を斜方蒸着して配向膜を形成する工程であることを特徴とする請求項１３に記載の液晶装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置とその製造方法、及び電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置として、液晶層に対して概略基板面方向の電界を作用させて液晶を駆動する方式のものが知られている。下記特許文献１には、ＩＰＳ（In-plane Switching）方式の液晶装置において、一方の基板に形成された画素電極と共通電極のそれぞれに壁状の補助電極を設け、かかる補助電極間に電界を形成することで、液晶層に作用する横電界の効率を向上させることが記載されている。
【特許文献１】特開２００１−３３０８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１記載の液晶装置によれば、補助電極を設けたことで横電界の効率が向上して消費電力を低減することができる。しかしながら、消費電力以外の横電界方式の課題については考慮されていない。例えば、横電界方式の液晶装置では、初期状態で液晶を偏光板に対して平行に配向させているため、配向膜の汚染やラビング不良により表示不良が発現しやすく、またラビング処理したポリイミド配向膜では液晶にプレチルトがつくため黒浮き（コントラストの低下）を生じやすいといった配向膜に関する問題点を有している。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、横電界方式の液晶装置における配向膜起因の表示不良を防止でき、高品質の表示が可能であり、かつ信頼性にも優れた液晶装置、及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の液晶装置は、上記課題を解決するために、一対の基板間に正の誘電率異方性を有する液晶を含む液晶層を挟持してなり、前記液晶層に対して前記基板の面方向に電界を印加する第１電極及び第２電極とが形成された液晶装置であって、前記第１電極及び前記第２電極は、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板から前記液晶層側に突出して形成され、前記第１電極及び前記第２電極の側壁面に、前記液晶層の液晶を前記側壁面に沿う方向に配向させるように前記液晶の初期配向を制御する初期配向制御手段が形成されていることを特徴とする。
本発明の液晶装置では、第１電極及び第２電極の側壁面に、液晶の初期配向状態を制御する初期配向制御手段を設けているので、光透過領域（表示領域）となる第１電極と第２電極との間の領域に、配向膜等の配向制御手段を設ける必要がなくなり、したがって配向膜に起因する信頼性上の問題や、表示品質の低下の問題が生じないものとなる。このため本発明の液晶装置は、信頼性に優れ、また表示品質にも優れた液晶装置となる。
【０００６】
前記第１電極及び前記第２電極の側壁面に配向処理が施されていることが好ましい。
このような構成とすることで、前記側壁面に沿って一軸に液晶を配向させることができ、液晶が均一に配向した初期配向状態を得ることができる。
【０００７】
前記配向処理がラビング処理である構成であってもよい。ラビング処理によれば、電極の側壁面に簡便に配向処理を施すことができる。
【０００８】
前記第１電極及び前記第２電極の前記側壁面に誘電体膜が形成されており、前記誘電体膜に前記配向処理が施されている構成であってもよい。誘電体膜に対して配向処理を施すようにすることで、側壁面の配向規制力を高めることができ、液晶の配向状態をさらに良好なものとすることができる。
【０００９】
前記第１電極及び前記第２電極の側壁面に配向膜が形成されている構成であってもよい。配向膜を形成することで、液晶の配向性を向上させることができ、表示品質の向上を図ることができる。
【００１０】
前記第１電極及び前記第２電極の互いに対向する面にのみ、前記配向膜が形成されていることが好ましい。電極表面以外の部位に配向膜を形成すると、配向膜に起因する信頼性や表示品質の低下が生じる可能性があるからである。
【００１１】
前記配向膜が無機材料を主成分とする無機配向膜であることが好ましい。無機配向膜はラビング処理が不要であり、また優れた耐光性を呈するので、液晶装置の信頼性を向上させる上で有効である。
【００１２】
また前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方が、誘電体材料からなる芯材と当該芯材の表面に形成された導電膜とを有しており、前記導電膜に前記配向処理が施されている構成であってもよい。このような構成とした場合にも、上記した構成と同様の作用効果を奏する液晶装置が得られる。
【００１３】
前記液晶層にカイラル剤が添加されていることが好ましい。このようにカイラル剤を添加しておくことで、電圧印加時の液晶の回転方向を一方向に固定できるので、画素内に不均一な液晶ドメインが発生して表示品質が低下するのを防止することができ、高輝度の表示を得ることができる。
【００１４】
前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の側壁面に、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加したときの前記液晶の駆動方向を制御する液晶制御手段が設けられている構成としてもよい。このような構成とすれば、カイラル剤を添加しなくても液晶の回転方向を制御できる。
【００１５】
前記液晶制御手段が、第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方に形成された貫通孔であることが好ましい。液晶制御手段が貫通孔である場合には、第１及び第２電極の平面領域内に形成できるため画素開口率が低下することもなく、またその形成も容易である。
【００１６】
前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方が、誘電体材料からなる芯材と当該芯材の表面に形成された導電膜とを有しており、前記配向制御手段が前記導電膜を貫通する貫通孔である構成としてもよい。第１電極及び第２電極の構造において部分的に導電材料が使用されている場合には、かかる導電材料（導電膜）に対して前記貫通孔を設ければよい。
【００１７】
前記第１電極と前記第２電極との間の領域において、前記液晶層の前記基板側の端に位置する前記液晶が、前記基板の面方向に配向していることが好ましい。このような構成とすれば、液晶が基板面に対して傾いて配向することによる黒浮きの発生を防止でき、高コントラストの表示が得られる。
【００１８】
前記第１電極と前記第２電極との間の領域において、前記第１電極と前記第２電極との間の領域において、一対の前記基板のうち少なくとも一方の前記基板を構成する基板本体の表面が前記液晶層と接している構成とすることもできる。このような構成とすれば、画素の光透過領域（表示領域）において液晶層と基板本体との間に電極や配向膜等の他の構成部材が設けられていない構成となるため、光損失を防止して透過率を高め、明るい表示を得ることができる。かかる構成において、液晶を基板面方向に配向させる機能を有する絶縁膜のみが前記基板本体と前記液晶層との間に形成されている構成とすることもできる。
【００１９】
本発明の液晶装置の製造方法は、一対の基板間に正の誘電率異方性を有する液晶を含む液晶層を挟持してなり、前記液晶層に対して前記基板の面方向に電界を印加する第１電極と第２電極とが形成された液晶装置の製造方法であって、前記基板に、当該基板から前記液晶層側に突出するように前記第１電極と前記第２電極とを形成する工程と、前記第１電極の側壁面及び前記第２電極の側壁面に対して、前記液晶を前記側壁に沿った方向に配向させるような配向処理を施す工程とを有することを特徴とする。
このような製造方法によれば、配向膜に起因する信頼性や表示品質の低下を防止でき、高輝度で信頼性にも優れた液晶装置を容易に製造できる。
【００２０】
前記配向処理を施す工程が、前記第１電極及び前記第２電極が形成された前記基板の表面にラビング処理を施す工程である製造方法としてもよい。
簡便なラビング処理によれば、極めて容易に第１電極及び第２電極の側壁面に配向処理を施すことができる。また第１電極と第２電極とが液晶層と接する構成となるので、液晶層に作用する電界の強度を高め、円滑な液晶駆動や消費電力の低減を図ることができる。
【００２１】
あるいは、前記配向処理を施す工程が、前記第１電極の側壁面及び前記第２電極の側壁面に、無機材料を斜方蒸着して配向膜を形成する工程である製造方法としてもよい。
配向処理として配向膜を形成する方法を採用することで、液晶の配向制御性を高めることができる。
【００２２】
本発明の電子機器は、先に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、信頼性に優れ、かつ表示品質にも優れた表示部を具備した電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である液晶装置の全体構成を示す平面図である。図２は、本実施形態の液晶装置の画像表示領域にマトリクス状に配置された複数の画素の等価回路図である。また、図３は素子基板に形成された複数の画素の平面図であり、図４は液晶装置の断面構成を模式的に示す図である。本実施形態では、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下ＴＦＴという）素子を用いたアクティブマトリクス方式の透過型液晶装置を例にして説明する。
【００２５】
液晶装置１００は、図４に示すように、素子基板（第１基板）１０と、素子基板１０に対向配置された対向基板（第２基板）２０と、素子基板１０及び対向基板２０に挟持された液晶層５０とを備えている。そして図１に示すように、液晶装置１００は、素子基板１０及び対向基板２０をシール材５２によって貼り合わせており、液晶層５０をシール材５２で区画された領域内に封止している。シール材５２の内周に沿って周辺見切５３が形成されており、周辺見切５３で囲まれた平面視（対向基板２０側から素子基板１０を見た状態）で矩形状の領域を画像表示領域１０ａとしている。
また、液晶装置１００は、シール材５２の外側領域に設けられたデータ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４と、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４と導通する接続端子１０２と、走査線駆動回路１０４を接続する配線１０５とを備えている。
【００２６】
液晶装置１００の画像表示領域１０ａには、図２に示すように、複数の画素領域が平面視マトリクス状に配列されている。各々の画素領域に対応して、画素電極９と、画素電極９をスイッチング制御するＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）３０とが設けられている。画像表示領域１０ａにはまた、複数のデータ線６ａと走査線３ａとが格子状に延びて形成されている。
【００２７】
ＴＦＴ３０のソースにデータ線６ａが電気的に接続されており、ゲートには走査線３ａが電気的に接続されている。ＴＦＴ３０のドレインは画素電極９と電気的に接続されている。データ線６ａはデータ線駆動回路１０１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Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを各画素に供給する。走査線３ａは走査線駆動回路１０４に接続されており、走査線駆動回路１０４から供給される走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを各画素に供給する。データ線駆動回路１０１からデータ線６ａに供給される画像信号Ｓ１〜Ｓｎは、この順に線順次で供給してもよく、互いに隣接する複数のデータ線６ａ同士に対してグループごとに供給してもよい。走査線駆動回路１０４は、走査線３ａに対して、走査信号Ｇ１〜Ｇｍを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。
【００２８】
液晶装置１００は、スイッチング素子であるＴＦＴ３０が走査信号Ｇ１〜Ｇｍ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Ｓ１〜Ｓｎが所定のタイミングで画素電極９に書き込まれる構成となっている。そして、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〜Ｓｎは、液晶層５０を介して画素電極９に対向配置された後述する共通電極との間で一定期間保持される。
ここで、保持された画像信号Ｓ１〜Ｓｎがリークするのを防止するため、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７０が接続されている。蓄積容量７０は、ＴＦＴ３０のドレインと容量線３ｂとの間に設けられている。
【００２９】
次に、図３に示す液晶装置の平面構造をみると、本実施形態の液晶装置における素子基板上には、破線９ａによりその輪郭を示す平面視略正方形状の画素領域がマトリクス状に配列されている。画素領域の縦横の境界に沿って、データ線６ａ、走査線３ａおよび容量線３ｂが設けられている。また、各画素領域には、画素領域の中央をデータ線６ａの延在方向に沿って横切る平面視略矩形状の画素電極（第１電極）９と、画素電極９と平行に延びてデータ線６ａ上に位置する共通電極１９（第２電極）とが形成されている。
【００３０】
画素電極９と共通電極１９は、素子基板１０から液晶層５０側に突出して形成されており、本実施形態では、液晶層５０の層厚に相当する高さを有する壁状の部材となっている（図３参照）。本実施形態の液晶装置は、破線９ａにより輪郭を示す画素領域内で画素電極９と共通電極１９とに挟まれた領域の液晶を駆動して表示を行うようになっている。
【００３１】
また、容量線３ｂは、走査線３ａに沿って略直線状に伸びる本線部（すなわち平面的に見て、走査線３ａに沿って形成された第１領域）と、データ線６ａとの交点からデータ線６ａに沿って前段側（図中上向き）に突出した分岐部（すなわち平面的に見て、データ線６ａに沿って延設された第２領域）とによって構成されている。また、図３中に右上がりの斜線を付した領域には、遮光膜１１ａが形成されている。容量線３ｂの分岐部と遮光膜１１ａとがコンタクトホール１３を介して電気的に接続され、後述する蓄積容量を形成している。
【００３２】
図４に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、素子基板１０と、これに対向配置された対向基板２０と、これらの間に挟持された液晶層５０とを備えている。素子基板１０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体１０Ａ、およびその内側に形成されたＴＦＴ３０、画素電極９等を主体として構成されている。一方の対向基板２０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２０Ａのみであり、電極や配向膜は備えないものとなっている。したがって、対向基板２０の液晶層５０側には、基板本体２０Ａの表面が露出している。
【００３３】
素子基板１０と対向基板２０との間に封止された液晶層５０は、正の誘電率異方性を呈する液晶からなり、非選択電圧印加時（初期配向状態）には電極に対して水平に配向し、選択電圧の印加によって画素電極９及び共通電極１９の側壁面に向かう方向に再配向するものとなっている。
【００３４】
また、素子基板１０の基材である基板本体１０Ａ上に、遮光膜１１ａが部分的に形成され、遮光膜１１ａを覆って第１層間絶縁膜１２が形成されている。そして、第１層間絶縁膜１２上に多結晶シリコン等からなる半導体層１ａが形成され、半導体層１ａを中心としてＴＦＴ３０が形成されている。半導体層１ａにおける走査線３ａとの対向部分にはチャネル領域１ａ’が形成され、その両側にソース領域およびドレイン領域が形成されている。ＴＦＴ３０はＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を採用しており、そのソース領域およびドレイン領域に、それぞれ不純物濃度が相対的に高い高濃度領域と、相対的に低い低濃度領域（ＬＤＤ領域）とが形成されている。すなわち、ソース領域には低濃度ソース領域１ｂと高濃度ソース領域１ｄとが形成され、ドレイン領域には低濃度ドレイン領域１ｃと高濃度ドレイン領域１ｅとが形成されている。
【００３５】
また、半導体層１ａを覆ってゲート絶縁膜２が形成されている。そして、ゲート絶縁膜２上に走査線３ａが形成され、半導体層１ａと対向する位置でＴＦＴ３０のゲート電極を構成している。また、ゲート絶縁膜２及び走査線３ａを覆って第２層間絶縁膜４が形成されている。そして、第２層間絶縁膜４上にデータ線６ａが形成され、第２層間絶縁膜４を貫通して高濃度ソース領域１ｄに達するコンタクトホール５を介して、データ線６ａと高濃度ソース領域１ｄとが電気的に接続されている。また、第２層間絶縁膜４を貫通して高濃度ドレイン領域１ｅに達するコンタクトホール１８が形成されており、コンタクトホール１８内には、高濃度ドレイン領域１ｅと電気的に接続されたドレイン電極６ｂが形成されている。
【００３６】
また、第２層間絶縁膜４及びデータ線６ａを覆って第３層間絶縁膜７が形成されている。第３層間絶縁膜７上には、画素電極９及び共通電極１９の下地層となる下地導電膜９ｂ、１９ｂが形成されている。そして、下地導電膜９ｂは、第３層間絶縁膜７を貫通してドレイン電極６ｂに達するコンタクトホール８を介して、ドレイン電極６ｂと電気的に接続されている。
下地導電膜９ｂ、１９ｂ上に、それぞれ壁状の画素電極９、共通電極１９が形成されている。また、画素電極９と共通電極１９は、それらの上面がいずれも対向基板２０の液晶層５０側の面に達している。画素電極９及び共通電極１９は、例えばアルミニウム等の金属材料を、液晶層５０の層厚に相当する高さの壁状に形成したものである。
【００３７】
また本実施形態では、半導体層１ａを延設して第１蓄積容量電極１ｆが形成されている。また、ゲート絶縁膜２を延設して誘電体膜が形成され、その表面に配置された容量線３ｂが第２蓄積容量電極となっている。これらにより、上述した蓄積容量７０が形成されている。
また、ＴＦＴ３０の形成領域に対応して形成された遮光膜１１ａは、液晶装置に入射した光が、半導体層１ａのチャネル領域１ａ'、低濃度ソース領域１ｂ、及び低濃度ドレイン領域１ｃに入射するのを防止するものである。また遮光膜１１ａは、第１層間絶縁膜１２に形成されたコンタクトホール１３を介して、前段あるいは後段の容量線３ｂと電気的に接続されているため、蓄積容量７０の第３蓄積容量電極としても機能し、第１層間絶縁膜１２を誘電体膜として、第１蓄積容量電極１ｆとの間に新たな蓄積容量を形成している。
【００３８】
なお、素子基板１０は、第３層間絶縁膜７により液晶層５０と接しており、液晶層５０と当接する第３層間絶縁膜７の表面には配向膜は形成されていない。また先に記載のように、対向基板２０上にも配向膜は形成されていない。しかし本実施形態の液晶装置では、液晶層５０内に突出して形成された壁状の画素電極９及び共通電極１９の側壁面に、液晶を一軸配向させる配向処理が施されており、かかる電極側壁面の配向規制力によって、液晶を前記側壁面の延在方向（データ線６ａの延在方向）に沿って基板面方向（水平方向）に配向させている。したがって本実施形態の液晶装置では、液晶層５０を構成する液晶は、初期配向状態では、図３の平面図において、データ線６ａの延在方向に沿って一軸に配向している。
【００３９】
画素電極９及び共通電極１９の側壁面に対する配向処理としては、これらの側壁面に対するラビング処理や、配向膜を形成する成膜処理により容易に実現できる。例えば本実施形態では、画素電極９及び共通電極１９がアルミニウム等の金属材料を用いて形成されているので、これらの表面にラビング処理を施せば、ラビング方向に沿って液晶を水平配向させることができる。
【００４０】
また本発明の液晶装置では、液晶層５０と接する素子基板１０の第３層間絶縁膜７の表面、及び対向基板２０の基板本体２０Ａの表面に配向膜を設ける必要はないが、第３層間絶縁膜７及び基板本体２０Ａについて、これらの表面に対して液晶を水平に配向させる材質とすることが好ましい。このような材料としてシリコン酸化物を例示することができる。したがって本実施形態において、基板本体２０Ａをガラス基板や石英基板とし、第３層間絶縁膜７をシリコン酸化物膜とすれば、所望の初期配向状態を容易に得ることができる。またこれらの材質が液晶を水平配向させるようなものではない場合でも、液晶と接する面にシリコン酸化物膜を形成すればよい。あるいは、液晶を水平配向させる被膜（シランカップリング剤等）を形成してもよい。
【００４１】
液晶と接する基板本体２０Ａ及び第３層間絶縁膜７は、液晶を一軸配向させるものでなくてもよい。画素電極９の側壁及び共通電極１９の側壁による配向規制力によって液晶を一軸に配向させることができるからである。またかかる構成では、電圧印加時に基板本体２０Ａ又は第３層間絶縁膜７の近傍の液晶５１も動くため、電圧印加時に画素領域内の液晶の配向状態が均一になる。
【００４２】
次に、図５から図７を参照して本実施形態の液晶装置の動作を説明する。
図５は、液晶装置の画素領域の部分断面構成の概略を示す動作説明図である。図６は、隣接する２画素領域の平面構成の概略を示す動作説明図である。図７は、電圧印加時の液晶の動作説明図である。
【００４３】
図５から図７には、液晶装置１００のうち動作説明に必要な構成要素のみを示している。
図５において、対向配置された素子基板１０及び対向基板２０と、これらの間に形成された画素電極９及び共通電極１９とに囲まれた領域に正の誘電率異方性を有する液晶５１からなる液晶層５０が配されている。
図６において、隣接する画素はそれらの境界に位置する共通電極１９を共有しており、隣接する２本の共通電極１９に挟まれて画素電極９が配置されている。また図６の左側に示す画素領域には、選択電圧印加時の液晶５１の動作が概念的に示されており、図６右側の画素領域には、電圧を印加しない初期配向状態の液晶５１が概念的に示されている。
【００４４】
画素電極９の側壁面９ｓと共通電極１９の側壁面１９ｓには、先に記載のように配向処理が施されている。したがって図５及び図６に示すように、液晶５１は側壁面９ｓ、１９ｓの延在方向に沿って水平に配向している。そして、ＴＦＴ３０を介して画素電極９（下地導電膜９ｂ）に電圧を印加すると、一定電圧に保持されている共通電極１９との間に、画素電極９と共通電極１９とが対向する方向の電界Ｅが形成される。図６に示すように、液晶５１は電界Ｅに沿った方向に配向する。
このように、本実施形態の液晶装置１００は、画素電極９に対する電圧の印加により液晶５１を基板面内で駆動し、印加電圧に応じた配向状態を画素内に形成することで、所望の階調の表示を行うものとなっている。
【００４５】
本実施形態の液晶装置１００では、液晶層５０にカイラル剤を添加することが好ましい。カイラル剤を添加することで、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、電圧印加時の液晶５１の回転方向を一方向（左回り、又は右回り）に固定することができる。
カイラル剤を添加しない場合には、図７（ｃ）に示すように、水平配向状態から画素電極９又は共通電極１９に向かう方向に再配向するとき、液晶５１の回転方向が不均一になるため、画素領域内に複数の液晶ドメインが形成される。この複数の液晶ドメインは、一定の大きさではなく、画素を書き換えるごとにランダムな位置と大きさを持って形成されるため、画素ごとに輝度がばらついたり、視角依存性を生じたりする。したがってカイラル剤の添加により、高輝度であり、また画素内での輝度の均一性に優れた液晶装置とすることができる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態の液晶装置１００は、素子基板１０から液晶層５０内に突出して対向基板２０に達する画素電極９及び共通電極１９を備えており、表示動作時には、画素電極９と共通電極１９とが対向する方向（基板面方向）の電界Ｅにより液晶５１を駆動するようになっている。したがって、従来の横電界方式の液晶装置では、電極が設けられていないため液晶が動きにくくなっていた対向基板の近傍においても、液晶を円滑に駆動することができる。これにより、明るい表示が得られるようになるとともに、駆動電圧を低くすることで消費電力を低減することもできる。
【００４７】
また本実施形態の液晶装置１００では、画素電極９及び共通電極１９の側壁面９ｓ、１９ｓの配向規制力のみで画素内の液晶の初期配向状態を制御するようになっており、画素電極９と共通電極１９とに挟まれた領域（表示領域）には配向膜が形成されていない。したがって、ポリイミド配向膜を用いた場合の耐光性の問題や、液晶がプレチルトを有して配向することによる光漏れの問題が生じないものとなっている。
また、表示領域における絶縁膜や導電膜等の積層数が少ないため、高い透過率が得られ、透過光の色づきも生じにくい。したがって優れた信頼性と表示品質とを兼ね備えた液晶装置となっている。
なお、表示領域においては、光源からの光を透過して表示を行っても、外光を反射して表示を行っても良い。
さらに、本実施形態では、画素電極９と共通電極１９の双方が素子基板１０上に形成されている構成としたが、素子基板１０の液晶層側に画素電極９が形成され、共通電極１９は対向基板２０の液晶層５０側に形成されている構成としてもよい。
【００４８】
［液晶装置の製造方法］
次に、本実施形態の液晶装置１００の製造方法について、図８から図１３を参照して説明する。
図８から図１１において、（ａ）図は素子基板１０上に形成される２つの画素領域における製造過程を示す平面図であり、（ｂ）図は対応する（ａ）図に示すＢ−Ｂ’線に沿う位置の断面図である。図１２は、ラビング処理の概略を示す平面図。図１３は、配向膜形成処理の概略を示す図であって、図１３（ａ）は配向膜形成に用いる蒸着装置を示す構成図、図１３（ｂ）は配向膜が形成された素子基板の部分断面図である。
【００４９】
本実施形態では、対向基板２０は基板本体２０Ａのみの構成であるから、素子基板１０の製造工程について主に説明する。
まず、図８に示すように、基板本体１０Ａ上にＴＦＴ３０（図示略）等が形成され、第３層間絶縁膜７上に下地導電膜９ｂ、１９ｂが形成されたものを用意する。ポリシリコンＴＦＴの製造工程を含むＴＦＴ３０の製造工程には、従来公知の製造方法が適用できる。また下地導電膜９ｂ、１９ｂについては、第３層間絶縁膜７上に、スパッタ法等の成膜法によりアルミニウム膜等の金属膜を形成した後、かかる金属膜をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングすることで得られる。
この工程で形成される下地導電膜９ｂは、コンタクトホール８を介して下層側のＴＦＴと電気的に接続されている。また下地導電膜１９ｂは、破線９ａにより輪郭を示す画素領域の辺縁に沿って延在する帯状であり、図示は省略しているが、画像表示領域の外側において共通配線又は駆動回路と接続される。
【００５０】
次に、図９に示すように、第３層間絶縁膜７上に、レジスト等を用いてマスク材３９をパターン形成する。例えば、スピンコート法等によりレジスト液を基板表面に塗布し、これを露光、現像して下地導電膜９ｂ、１９ｂ上のレジストを選択的に除去することでマスク材３９とする。
【００５１】
次に、図１０に示すように、マスク材３９上及び下地導電膜９ｂ、１９ｂ上を含む全面に、無電解めっきによりアルミニウム膜４９を形成する。このとき、マスク材３９の開口部３９ａ内に、アルミニウムめっき膜からなる画素電極９が形成され、開口部３９ｂ内には、画素電極９とほぼ同じ厚さの共通電極１９が形成される。
めっき膜の膜厚は、画素電極９及び共通電極１９の突出高さに相当する厚さであり、本実施形態では画素電極９及び共通電極１９は液晶層５０を貫通して対向基板２０に達する高さであるから、めっき膜の厚さは液晶層５０の層厚に相当する厚さ（２〜３μｍ程度）である。
【００５２】
なお、形成するめっき膜には、ニッケル、銅、金、銀、錫、あるいはこれらから選択した複数元素の合金を用いてもよい。また材質に応じて、めっき工程に先立って下地導電膜９ｂ、１９ｂ上に無電解めっき用のシード層を形成してもよい。
【００５３】
次に、図１１に示すように、マスク材３９をリフトオフにより第３層間絶縁膜７から剥離する。すると、マスク材３９の開口部３９ａ、３９ｂに形成されためっき膜のみが基板本体１０Ａ上に残り、基板本体１０Ａ上に壁状の画素電極９及び共通電極１９が形成される。
【００５４】
次に、図１２に示すように、ラビングローラ５６を備えたラビング装置２００を用いて、画素電極９及び共通電極１９に対してラビング処理を施す。このとき、図１２に示すように、ラビング方向ＲＤは、画素電極９及び共通電極１９の延在方向に対してほぼ平行である。このようにラビング処理を施すことで、アルミニウムからなる画素電極９及び共通電極１９の表面がラビング方向ＲＤに沿って配向処理される。これにより、画素電極９及び共通電極１９の側壁面が、液晶を電極延在方向に一軸に配向させる初期配向制御手段として機能するものとなる。
【００５５】
また画素電極９及び共通電極１９の側壁面に対する配向処理としては、かかる側壁面に配向膜を形成する処理を用いてもよい。この場合、図１３（ａ）に示す蒸着装置３００を用いて、基板本体１０Ａに形成された画素電極９及び共通電極１９の側壁面に、蒸着マスク（図示略）を用いて選択的に無機材料を斜方蒸着することで、配向膜を形成することができる。これにより、図１３（ｂ）に示すように、側壁面に無機材料からなる配向膜４０が形成された画素電極９及び共通電極１９を得ることができる。
【００５６】
蒸着装置３００は、蒸着室３０３中に一酸化珪素等の蒸着部材を充填された蒸着源３０２を具備している。蒸着源３０２の上方に基板本体１０Ａが設置されるようになっており、蒸着室３０３内において基板本体１０Ａは、蒸着源３０２からの蒸発流３０５の流出方向に対して斜めに設置される。蒸着室３０３内には、蒸着源３０２から基板本体１０Ａに至る蒸発流を制御するための仕切板等の蒸着流制御部材を設けてもよい。
【００５７】
なお、シリコン酸化物からなる無機配向膜の場合、その蒸着角度（基板法線方向と蒸着流との成す角度θ）に応じて、異なる配向特性を有する配向膜が形成される。本実施形態の場合、配向膜４０は画素電極９及び共通電極１９の延在方向に沿って液晶を水平配向させるものである必要があるため、上記蒸着角度θは６０°程度であり、基板本体１０Ａは、画素電極９及び共通電極１９の延在方向が蒸着流３０５と直交するように蒸着装置３００内に配置される。
【００５８】
以上の第１実施形態では、画素電極９及び共通電極１９を金属材料により形成する場合について説明したが、本発明において、画素電極９及び共通電極１９の構成は上記実施形態に限定されるものではない。図１４及び図１５は、画素電極９及び共通電極１９の他の構成例を示す図であって、先の図５に示した説明図に相当する図である。
【００５９】
図１４の第１構成例において、画素電極９は、アルミニウム等の金属材料からなる本体部９Ａと、本体部９Ａの表面に形成された配向膜（誘電体膜）９Ｂとからなる。また共通電極１９は、アルミニウム等の金属材料からなる本体部１９Ａと、本体部１９Ａの表面に形成された配向膜（誘電体膜）１９Ｂとからなる。このように、配向膜９Ｂ、１９Ｂは、それぞれ金属電極である本体部９Ａ、１９Ａの表面を覆うようにして形成されていてもよい。また本例において、配向膜９Ｂ、１９Ｂとしてポリイミド等の有機配向膜を形成する場合には、配向膜９Ｂ、１９Ｂに対してラビング処理を施すことが好ましい。
【００６０】
このように金属電極である本体部９Ａ、１９Ａの表面に配向膜９Ｂ、１９Ｂを形成し、かかる配向膜９Ｂ、１９Ｂを形成した構成とすることで、液晶のアンカリングを向上させることができ、液晶の配向状態をさらに良好なものとして表示品質に優れる液晶装置を実現できる。
【００６１】
次に、図１５の第２構成例において、画素電極９は、樹脂材料等の誘電体材料からなる芯材９Ｃと、芯材９Ｃの表面に形成された導電膜９Ｄとからなる。また共通電極１９は、樹脂材料等の誘電体材料からなる芯材１９Ｃと、芯材１９Ｃの表面に形成された導電膜１９Ｄとからなる。導電膜９Ｄは下地導電膜９ｂと電気的に接続されており、導電膜１９Ｄは下地導電膜１９ｂと電気的に接続されている。
本例の場合、芯材９Ｃ、１９Ｃは例えばアクリル樹脂やイミド樹脂により形成することができ、導電膜９Ｄ、１９Ｄとしては、任意の導電材料（アルミニウム、銀、銅等の金属、ＩＴＯ等の金属酸化物、導電性樹脂）を用いることができる。さらに、導電膜９Ｄ、１９Ｄの表面には、図１２に示したラビング処理等により水平配向処理が施されている。
【００６２】
このように導電膜９Ｄ、１９Ｄの表面にラビング処理を施すことで、液晶層５０に導電膜９Ｄ、１９Ｄが接して配置される構成となるので、液晶層５０に作用する電界を強めることができ、液晶５１の駆動を円滑にし、あるいは低電圧で駆動することができるようになる。
【００６３】
（第２の実施形態）
次に、図１６及び図１７を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。
図１６は、本実施形態の液晶装置を構成する素子基板に形成された複数の画素領域の概略構成を示す平面図である。図１７（ａ）は本実施形態の液晶装置の概略構成を示す側面図（一部断面図）であり、図１７（ｂ）は、同、平面図である。
なお、本実施形態の液晶装置は、画素電極９及び共通電極１９の構造が一部異なる以外は、先の第１実施形態と同様の構成である。したがって、図１６及び図１７において先の第１実施形態と同様の構成要素には共通の符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
【００６４】
図１６に示すように、本実施形態の液晶装置は、互いに平行に延在する複数の画素電極９と複数の共通電極１９とが形成された素子基板１０を備えている。そして、図１６及び図１７（ａ）に示すように、画素電極９の延在方向中央部に、かかる画素電極９を対向基板２０側から一部除去してなる凹部からなる貫通孔５９が形成されており、共通電極１９にも、かかる共通電極１９を対向基板２０側から一部除去してなる凹部からなる貫通孔６９が形成されている。なお、貫通孔５９は、画素電極９又は共通電極１９の一部の高さを、予め他の部分よりも低く形成することによっても、形成することができる。
また、本実施形態においても、画素電極９及び共通電極１９の側壁面に配向処理が施されており、先の第１実施形態と同様、電極延在方向に沿って液晶５１を水平配向させるようになっている。
【００６５】
図１６及び図１７（ａ）に示した構成の画素電極９及び共通電極１９を備えたことで、本実施形態の液晶装置１００では、液晶層５０に対するカイラル剤の添加が不要になる。これは、画素電極９及び共通電極１９に形成された貫通孔５９，６９が、電圧印加時の液晶の駆動方向（回転方向）を制御する液晶制御手段として機能するためである。
【００６６】
図１７（ｂ）は、共通電極１９に貫通孔６９が形成された画素領域の一部を示す動作説明図である。初期配向状態では、液晶５１は画素電極９及び共通電極１９の延在方向に沿って配向している。そして、画素電極９に電圧を印加すると、画素電極９と共通電極１９との間の領域に図に示すような電界Ｅ１及び電界Ｅ２が形成される。すなわち、貫通孔６９が形成されていない領域では、画素電極９と共通電極１９とが対向する方向の電界Ｅ１が形成されるが、貫通孔６９の部分には共通電極１９がないため、画素電極９から貫通孔６９の端部に向かう斜め方向の電界Ｅ２が形成される。
【００６７】
そうすると、貫通孔６９が形成された位置の斜め方向の電界Ｅ２に沿って液晶５１が配向するので、図１７（ｂ）における貫通孔６９を挟んだ両側に、それぞれ液晶５１の回転方向が異なる液晶ドメインが形成される。この液晶ドメインは、貫通孔６９（あるいは貫通孔５９）の形成位置に対応する境界を有して一定の大きさと位置に形成されるため、表示品位を損なうものではない。したがって本実施形態によれば、カイラル剤を添加することなく液晶５１の駆動方向を制御することができる。
【００６８】
また図１６に示すように、本実施形態において、画素電極９の貫通孔５９と、共通電極１９の貫通孔６９は、画素電極９及び共通電極１９の延在方向において、交互に配列されている構成とすることが好ましい。このような構成とすれば、近接する貫通孔の間に不要なドメイン境界が生じて輝度が低下するのを防止することができる。
【００６９】
なお、本実施形態では画素電極９と共通電極１９の双方に液晶制御手段である貫通孔５９，６９を設けた場合について説明したが、画素領域の寸法によっては、画素電極９、共通電極１９の一方にのみ貫通孔が設けられた構成としてもよい。例えば本実施形態において、画素領域の中央に位置する画素電極９の貫通孔５９のみが形成されている構成であってもよい。
【００７０】
また本実施形態では液晶制御手段として貫通孔５９，６９を設けた場合について説明したが、液晶制御手段は、画素電極９と共通電極１９とが対向する方向において局所的に斜め電界を発生させうるものであればよい。したがって、液晶制御手段は電極に形成された貫通孔に限定されるものではない。
【００７１】
（電子機器）
次に、本発明に係る電子機器の一例として、図１８に概略構成を示すプロジェクタを挙げて説明する。図１８に示すプロジェクタ８００は、上述した各実施形態に係る液晶装置を光変調手段として備えたものである。
【００７２】
図１８において、８１０は光源、８１３，８１４はダイクロイックミラー、８１５，８１６，８１７は反射ミラー、８１８は入射レンズ、８１９はリレーレンズ、８２０は出射レンズ、８２２，８２３，８２４は本発明の液晶装置からなる光変調手段、８２５はクロスダイクロイックプリズム、８２６は投射レンズ、８３１〜８３６は光変調手段に備えられた偏光板等の光学素子である。
【００７３】
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とからなる。
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、光学素子８３１を透過して赤色光用光変調手段８２２に入射する。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、光学素子８３２を透過して緑色光用光変調手段８２３に入射する。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を透過して導光手段８２１に入射する。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および出射レンズ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。導光手段８２１を透過した青色光は、光学素子８３３を透過して青色光用光変調手段８２４に入射する。
【００７４】
各光変調手段８２２，８２３，８２４により変調された３つの色光は、各々対応する光学素子８３４〜８３６を透過して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。
【００７５】
上記構成を備えたプロジェクタ８００は、各実施形態の液晶装置を光変調手段として備えている。
上述したように各実施形態の液晶装置は、画素領域内の光透過部に配向膜が不要であることから配向膜起因の表示不良や信頼性の低下が生じず、また低消費電力で表示の明るさにも優れたものである。
よって、本発明のプロジェクタ８００は、上記液晶装置を光変調手段として備えているので、信頼性が高く優れた表示特性を備えたものとなっている。
【００７６】
なお、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。例えば、実施形態ではスイッチング素子としてＴＦＴを備えた液晶装置を例にして説明したが、スイッチング素子として薄膜ダイオード（Thin Film Diode）等の二端子型素子を備えた液晶装置に本発明を適用することも可能である。また、実施形態では３板式のプロジェクタ（投射型表示装置）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。
【００７７】
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、携帯電話を挙げることができる。この携帯電話は、上述した各実施形態またはその変形例に係る液晶装置を表示部に備えたものである。また、その他の電子機器としては、例えば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、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、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、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。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】第１実施形態の液晶装置の全体構成図。
【図２】第１実施形態の液晶装置の等価回路図。
【図３】第１実施形態の液晶装置の複数の画素を示す平面図。
【図４】図３のＡ−Ａ’断面図。
【図５】第１実施形態の液晶装置の断面構成を示す動作説明図。
【図６】第１実施形態の液晶装置の画素の平面構成を示す動作説明図。
【図７】液晶の動作を説明するための説明図。
【図８】第１実施形態の液晶装置の製造工程を示す図。
【図９】第１実施形態の液晶装置の製造工程を示す図。
【図１０】第１実施形態の液晶装置の製造工程を示す図。
【図１１】第１実施形態の液晶装置の製造工程を示す図。
【図１２】第１実施形態の液晶装置の製造工程を示す図。
【図１３】第１実施形態の液晶装置の製造工程を示す図。
【図１４】第１実施形態の液晶装置の他の構成例を示す図。
【図１５】第１実施形態の液晶装置の他の構成例を示す図。
【図１６】第２実施形態の液晶装置の複数の画素を示す概略平面図。
【図１７】第２実施形態の液晶装置の構成及び動作に関する説明図。
【図１８】電子機器の一例であるプロジェクタの概略構成図。
【符号の説明】
【００７９】
１００  液晶装置、１０  素子基板、２０  対向基板、３０  ＴＦＴ、５０  液晶層、９  画素電極（第１電極）、１９  共通電極（第２電極）、９ｂ，１９ｂ  下地導電膜、９ｓ，１９ｓ  側壁面、９Ａ，１９Ａ  本体部、９Ｂ，１９Ｂ  誘電体膜、９Ｃ，１９Ｃ  芯材、９Ｄ，１９Ｄ  導電膜、５１  液晶、５９，６９  貫通孔
【図１】
2008180956.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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