(57)【要約】【課題】  吸湿や水分の浸入を防止することができる液晶装置とその製造方法、さらにはこれを用いた電子機器を提供する。【解決手段】  互いに対向する一対の基板１０、２０間に液晶を挟持してなる液晶装置６０である。一対の基板１０、２０のそれぞれの内面間に、液晶を封入した状態でシール材１９が設けられている。シール材１９は、シランカップリング材と金属アルコキシドと水とを含有してなるゾルゲル溶液が、基板１０、２０間に配置され、硬化せしめられて形成されている。【選択図】      図６
2007010888.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、
前記一対の基板のそれぞれの内面間に、前記液晶を封入した状態でシール材が設けられてなり、
前記シール材は、シランカップリング材と金属アルコキシドと水とを含有してなるゾルゲル溶液が、前記基板間に配置され、硬化せしめられて形成されていることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記金属アルコキシドが、Ｚｒアルコキシド、Ａｌアルコキシド、Ｔｉアルコキシド、Ｍｇアルコキシドのうちの少なくとも一種からなることを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
【請求項３】
前記シランカップリング材が複数種のアルコキシシランを有してなり、これらアルコキシシランは、それぞれのアルコキシ基における炭素数が互いに異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記ゾルゲル溶液が、撥水基を有してなる撥水材料を含有し、該ゾルゲル溶液が硬化して得られる前記シール材が、撥水性を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項５】
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凹部が形成され、前記シール材が、前記凹部内を充填した状態で形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記一方の基板の内面側に配向膜が形成され、該配向膜の表面には、下地となる前記基板側に形成された凹形状を反映して前記凹部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】
前記一対の基板のうちの一方の基板の内面側に凹部が形成され、前記一対の基板のうちの他方の基板の内面側に前記凹部内に嵌合する凸部が形成され、前記シール材が、前記凹部と該凹部内に嵌合した前記凸部との間を充填した状態で形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項８】
前記一対の基板のそれぞれの内面側に配向膜が形成され、これら配向膜の表面には、下地となる前記基板側に形成された凹形状又は凸形状を反映して、前記凹部又は凸部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の液晶装置。
【請求項９】
互いに対向する一対の基板間にシール材が設けられ、該シール材によって液晶層が封止されてなる液晶装置の製造方法であって、
前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板に、シランカップリング材と金属アルコキシドと水とを含有してなるゾルゲル溶液を塗布する工程と、
前記ゾルゲル溶液を介して前記一対の基板を互いに対向させる工程と、
前記ゾルゲル溶液を硬化させてシール材とし、該シール材によって前記一対の基板を貼り合わせる工程と、を備えたことを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の液晶装置を備え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、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】
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には、導電膜（画素電極、対向電極等）や、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。そして、これら配向膜間が樹脂等の有機材料からなるシール材によって接合されることにより、基板どうしが貼り合わされ、さらにこのシール材に囲まれた領域内に液晶が封入されるようになっている。
【０００３】
ところで、液晶装置では、吸湿や水分の浸入が品質低下の原因となることから、配向膜の表面に撥水処理を施したり、配向膜の表面に撥水性を有する膜を形成する技術が提供されている。
【特許文献１】特開２００２−２０２５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、配向膜の表面に撥水膜を形成する技術では、撥水膜の膜厚不均一性に伴って液晶素子のプレチルトに乱れが生じたり、撥水膜との接触によって液晶層内で気泡の発生などの不具合をまねく場合がある。
【０００５】
また、このように配向膜の表面に撥水処理を施しても、有機材料からなるシール材自体の透湿率が、例えば約５ｇ／ｍ２・２４ｈｒと比較的高いことから、シール材自体の側面やさらにはシール材と配向膜との界面から透湿（吸湿）が起こり、液晶装置内に水分が侵入することにより、やはり品質低下が起きてしまう。
【０００６】
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、吸湿や水分の浸入を防止することができる液晶装置とその製造方法、さらにはこれを用いた電子機器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】
【０００７】
前記目的を達成するため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、
前記一対の基板のそれぞれの内面間に、前記液晶を封入した状態でシール材が設けられてなり、
前記シール材は、シランカップリング材と金属アルコキシドと水とを含有してなるゾルゲル溶液が、前記基板間に配置され、硬化せしめられて形成されていることを特徴としている。
【０００８】
前記のシランカップリング材と金属アルコキシドと水とを含有してなるゾルゲル溶液からなるシール材は、従来の有機材料からなるものと異なり、シランカップリング材によるポリシロキサン結合や金属アルコキシドによる金属などを含有した、有機・無機ハイブリッドポリマーとなることにより、膜密度が高くなって透湿性が十分に低く、しかも下地との密着性に優れたものとなる。したがって、この液晶装置によれば、前記一対の基板間に前記シール材が設けられて一対の基板が貼り合わされているので、従来に比べ吸湿や水の浸入が格段に防止され、これにより吸湿や水の浸入に起因する品質低下が防止される。
【０００９】
また、前記液晶装置においては、前記金属アルコキシドが、Ｚｒアルコキシド、Ａｌアルコキシド、Ｔｉアルコキシド、Ｍｇアルコキシドのうちの少なくとも一種からなるのが好ましい。
このようにすれば、これら金属アルコキシド中のＺｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇが例えば酸化物となり、シランカップリング材によって形成されたポリシロキサン骨格と結合し、またはシール材の下地となる基板の内面側の有機官能基などと結合するので、得られるシール材の膜密度が高くなって透湿性（吸湿性）が低くなり、防湿性が高くなる。また、下地に対するシール材の密着性が高くなることから、防湿効果が長期に亘って確保され、信頼性が向上する。
【００１０】
また、前記液晶装置においては、前記シランカップリング材が複数種のアルコキシシランを有してなり、これらアルコキシシランは、それぞれのアルコキシ基における炭素数が互いに異なるのが好ましい。
このように、複数種のアルコキシシランの、それぞれのアルコキシ基における炭素数が互いに異なっていれば、特にこれらが炭素数の多い長鎖と少ない短鎖とからなっている場合に、長鎖による網目構造内に短鎖が入り込むことで、シール材の膜密度がより高くなってその透湿性が低くなり、防湿性がより高くなる。
【００１１】
また、前記液晶装置においては、前記ゾルゲル溶液が、撥水基を有してなる撥水材料を含有し、該ゾルゲル溶液が硬化して得られる前記シール材が、撥水性を有しているのが好ましい。
このようにすれば、シール材の撥水性によってこのシール材上に水分が付着することが防止されているので、このような水分の付着によってシール材が透湿を起こし易くなるのが防止される。また、水分の付着による液晶装置内への水分の浸入も、もちろん防止される。
【００１２】
また、前記液晶装置においては、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凹部が形成され、前記シール材が、前記凹部内を充填した状態で形成されているのが好ましい。
このようにすれば、ゾルゲル溶液の粘性が比較的低く、ある程度の流動性があっても、前記凹部内にゾルゲル溶液を充填してここで硬化させ、シール材とすることで、シール材が所定の位置に良好に配置されたものとなる。
【００１３】
なお、この液晶装置においては、前記一方の基板の内面側に配向膜が形成され、該配向膜の表面には、下地となる前記基板側に形成された凹形状を反映して前記凹部が形成されているのが好ましい。
このようにすれば、配向膜の表面に対して凹部を容易に形成することが可能になる。また、配向膜の膜厚が薄い場合にも、これに直接凹部を形成しないことから、直接凹部を形成することで膜に欠損部が生じてしまうのを防止することが可能になる。
【００１４】
また、前記液晶装置においては、前記一対の基板のうちの一方の基板の内面側に凹部が形成され、前記一対の基板のうちの他方の基板の内面側に前記凹部内に嵌合する凸部が形成され、前記シール材が、前記凹部と該凹部内に嵌合した前記凸部との間を充填した状態で形成されているのが好ましい。
このようにすれば、ゾルゲル溶液の粘性が比較的低く、ある程度の流動性があっても、前記凹部内にゾルゲル溶液を入れてここで硬化させ、シール材とすることで、シール材が所定の位置に良好に配置されたものとなる。
また、前記シール材が、前記凹部と凸部との間を充填した状態で形成されているので、従来のように凹部と凸部とがない場合と比べ、シール材の、外面側から内面側に向かう幅が長くなり、したがってシール材またはシール材とその下地との界面を通って水分等が液晶層に浸入する可能性が低減される。
さらに、凹部の深さに対して凸部の高さを十分に長くし、その差をセルギャップにほぼ等しくしておけば、これら凹部と凸部との嵌合によってセルギャップを規定することができ、これによりギャップ材を不要にすることができる。
【００１５】
なお、この液晶装置においては、前記一対の基板のそれぞれの内面側に配向膜が形成され、これら配向膜の表面には、下地となる前記基板側に形成された凹形状又は凸形状を反映して、前記凹部又は凸部が形成されているのが好ましい。
このようにすれば、配向膜の表面に対して凹部を容易に形成することが可能になる。また、配向膜の膜厚が薄い場合にも、これに直接凹部を形成しないことから、直接凹部を形成することで膜に欠損部が生じてしまうのを防止することが可能になる。
【００１６】
本発明の液晶装置の製造方法は、互いに対向する一対の基板間にシール材が設けられ、該シール材によって液晶層が封止され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に、シランカップリング材と金属アルコキシドと水とを含有してなるゾルゲル溶液を塗布する工程と、
前記ゾルゲル溶液を介して前記一対の基板を互いに対向させる工程と、
前記ゾルゲル溶液を硬化させてシール材とし、該シール材によって前記一対の基板を貼り合わせる工程と、を備えたことを特徴としている。
【００１７】
この液晶装置の製造方法によれば、一対の基板を、前記の有機・無機ハイブリッドポリマーとなるシール材によって貼り合わせ、このシール材によって液晶層を封止しているので、従来に比べ吸湿や水の浸入が格段に防止され、これにより吸湿や水の浸入に起因する品質低下を防止することが可能になる。
【００１８】
本発明の電子機器は、前記の液晶装置を備えることを特徴としている。
この電子機器によれば、吸湿や水の浸入に起因する品質低下が防止された液晶装置を備えているので、この電子機器自体も品質低下が防止され、表示の信頼性が向上したものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。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。
（第１実施形態）
まず、本発明の液晶装置の第１実施形態について、図１ないし図７を用いて説明する。なお、この第１実施形態では、本発明の液晶装置を、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に適用している。
【００２０】
図６に示すようにこの第１実施形態の液晶装置６０は、一対の基板１０、２０間の周縁部にシール材１９を環状に配設し、その中央部、すなわちシール材１９の内側に液晶を封入し、液晶層５０を封止したものである。基板１０は、基板本体１０Ａの内面に不図示の透明導電層（透明電極）等を形成し、さらにその上に無機配向膜１６を形成したものであり、同様に基板２０は、基板本体２０Ａの内面に不図示の透明導電層（透明電極）等を形成し、さらにその上に無機配向膜２２を形成したものである。基板１０を構成する基板本体１０Ａには、その表面に環状の突条８１が形成されており、無機配向膜１６には、その下地となる基板本体１０Ａの突条８１の凸形状が反映されて、環状の凸部８２が形成されている。また、基板２０を構成する基板本体２０Ａには、その表面に環状の溝９１が形成されており、無機配向膜２２には、その下地となる基板本体２０Ａの溝９１の凹形状が反映されて、環状の凹部９２が形成されている。
【００２１】
これら凸部８２と凹部９２とは、基板１０と基板２０とが互いに対向させられた際、シール材１９を介して嵌合するようになっている。すなわち、シール材１９は、凹部９２とこの凹部９２内に嵌合した凸部８２との間を充填した状態で形成されており、これによって液晶層５０を封止するとともに、基板１０、２０の内面間、つまり無機配向膜１６、２２間をシールし、基板１０、２０間を貼り合わせている。
【００２２】
ここで、このシール材１９は、従来の有機材料からなるものと異なり、特に透湿性が極めて低く、密着性が高い有機・無機ハイブリッドポリマーからなっている。
すなわち、このシール材１９は、シランカップリング材と金属アルコキシドと水とを含有してなるゾルゲル溶液が、所望位置に配置され、硬化せしめられて形成されたものである。シランカップリング材としては、各種アルコキシシランやアクリロキシシランから選択された一種あるいは複数種が用いられ、具体的には、tetramethoxysilane、3-glycidoxyproyl-trimethoxysilane、3-aminopropyl-triethoxysilane、N-trimethoxysilylpropyl-N,N,N-trimethylammonium chloride、methacryloxypropyltrimethoxysilaneなどが好適に用いられる。
【００２３】
ここで、特にシランカップリング材として複数種のもの、例えば複数種のアルコキシシランを用いる場合には、これらアルコキシシランとして、それぞれのアルコキシ基における炭素数が互いに異なるものを用いるのが好ましい。直鎖の炭素数が多くこの直鎖が長鎖となるアルコキシ基（アルキル基）を有するアルコキシシランと、直鎖の炭素数が少なくこの直鎖が短鎖となるアルコキシ基（アルキル基）を有するアルコキシシランとを混合して用いるのが好ましい。このような複数種のアルコキシシランを用いれば、後述するように長鎖による網目構造内に短鎖が入り込むことで、得られるシール材１９の膜密度をより高くし、その透湿性を低くしてシール材１９の防湿性をより高めることができる。
【００２４】
また、金属アルコキシドとしては、Ｚｒアルコキシド、Ａｌアルコキシド、Ｔｉアルコキシド、Ｍｇアルコキシドが好適とされ、これらから選択された一種あるいは複数種が好適に用いられる。具体的には、aluminum-sec-butoxide、zirconium-n-propoxideなどが好適とされる。そして、これらシランカップリング材と金属アルコキシドとの混合物に対し、これらを加水分解させるのに必要な水が添加され、適宜な温度で撹拌等の適宜処理がなされることにより、本発明におけるゾルゲル溶液とされる。
【００２５】
また、本実施形態では、前記シール材１９は撥水性を有したものとなっている。これは、前記ゾルゲル溶液が、撥水基を有してなる撥水材料を含有して形成されていることにより、該ゾルゲル溶液が硬化して得られるシール材１９が撥水性を有するものとなっているのである。
ここで、前記の撥水材料については、前記のシランカップリング材及び金属アルコキシド以外の材料として、これら材料に新たに加えるようにしてもよく、または、前記のシランカップリング材や金属アルコキシド自体を、撥水材料としてもよい。すなわち、前記のシランカップリング材及び金属アルコキシドに撥水材料を加え、ゾルゲル溶液を形成するようにしてもよく、または、シランカップリング材又は金属アルコキシドとして、撥水性を有するものを用い、これによってゾルゲル溶液を形成するようにしてもよい。
【００２６】
前記のシランカップリング材及び金属アルコキシド以外の材料として、新たに撥水材料を加える場合、この撥水材料としては、例えばシール面（シール材１９の配置面）間にシラン化合物や界面活性剤等の有機分子からなる有機薄膜を形成し、撥水性を付与するものが用いられる。シール面間を撥水化するための有機分子は、シール面を形成する基材に物理的または化学的に結合可能な官能基と、その反対側に、基材の表面性を改質して（表面エネルギーを制御して）撥液性にする官能基とを備え、基材に結合して有機薄膜を形成し、理想的には単分子膜となる。中でも、基材との結合可能な官能基と、その反対側の官能基とを結ぶ有機構造が炭素の直鎖あるいは一部分岐した炭素鎖である有機分子は、基材に結合して自己組織化するので好ましい。
【００２７】
このような自己組織化する化合物、すなわち前記の撥水材料としては、例えば下記一般式（１）に示すようなシラン化合物を用いることができる。式（１）中、Ｒ１は有機基を表し、Ｘ１及びＸ２は−ＯＲ２（アルコキシ基）、−Ｒ２（アルキル基）、−Ｃｌ（塩素基）を示し、Ｘ１及びＸ２に含まれるＲ２は炭素数１〜４のアルキル基を示し、ａは１〜３の整数を示している。
Ｒ１ＳｉＸ１ａＸ２（３−ａ）  …（１）
【００２８】
一般式（１）で表されるシラン化合物は、シラン分子に有機基が置換し、さらに残りの結合基にアルコキシ基またはアルキル基または塩素基が置換したものである。なお、特にアルコキシ基を有するシラン化合物は、前記した本発明におけるゾルゲル溶液を構成するシランカップリング材となるアルコキシシランであり、したがって、前述したようにシランカップリング材に撥水性を付与したい場合には、前記一般式（１）で示されるアルコキシシランを用いればよいことになる。
【００２９】
有機基Ｒ１の例としては、例えば、フェニル基、ベンジル基、フェネチル基、ヒドロキシフェニル基、クロロフェニル基、アミノフェニル基、ナフチル基、アンスレニル基、ピレニル基、チエニル基、ピロリル基、シクロヘキシル基、シクロヘキセニル基、シクロペンチル基、シクロペンテニル基、ピリジニル基、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、オクタデシル基、ｎ−オクチル基、クロロメチル基、メトキシエチル基、ヒドロキシエチル基、アミノエチル基、シアノ基、メルカプトプロピル基、ビニル基、アリル基、アクリロキシエチル基、メタクリロキシエチル基、グリシドキシプロピル基、アセトキシ基等を例示できる。
Ｘ１及びＸ２のアルコキシ基や塩素基は、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合等を形成するための官能基であり、水により加水分解されてアルコールや酸として脱離する。アルコキシ基としては例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基等を挙げることができる。
Ｒ２の炭素数は脱離するアルコールの分子量が比較的小さく、除去が容易であり形成される膜（シール材１９）の緻密性の低下を抑制できるという観点から、１〜４の範囲であることが好ましい。
【００３０】
一般式（１）で表される代表的な撥水性シラン化合物としては、含フッ素アルキルシラン化合物が挙げられる。特にＲ１がパ−フルオロアルキル構造ＣｎＦ（２ｎ＋１）で表される構造を有するものであり、一般式（２）で表される化合物を例示することができる。式（２）中、ｎは１から１８の整数を、ｍは２から６までの整数をそれぞれ表し、Ｘ１およびＸ２およびａは、前記式（１）と同じ意味を表す。
含フッ素アルキルシラン化合物を用いることにより、得られるシール材１９の表面にフルオロアルキル基が位置するように各化合物が配向して自己組織化膜が形成されるので、シール材１９の表面に撥水性を付与することができる。
ＣｎＦ（２ｎ＋１）（ＣＨ２）ｍＳｉＸ１ａＸ２（３−ａ）  …（２）
【００３１】
より具体的には、ＣＦ３−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＦ３（ＣＦ２）３−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＦ３（ＣＦ２）５−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＦ３（ＣＦ２）５−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ＣＦ３（ＣＦ２）７−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＦ３（ＣＦ２）１１−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ＣＦ３（ＣＦ２）３−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓｉ（ＣＨ３）（ＯＣＨ３）２、ＣＦ３（ＣＦ２）７−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓｉ（ＣＨ３）（ＯＣＨ３）２、ＣＦ３（ＣＦ２）８−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓｉ（ＣＨ３）（ＯＣ２Ｈ５）２、ＣＦ３（ＣＦ２）８−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓｉ（Ｃ２Ｈ５）（ＯＣ２Ｈ５）２等が挙げられる。
【００３２】
また、Ｒ１がパ−フルオロアルキルエーテル構造ＣｎＦ（２ｎ＋１）ＯｐＦ２ｐＯｒで表される構造を有するものも挙げることができる。その具体例としては例えば、下記一般式（３）で表される化合物を例示することができる。
ＣｐＦ（２ｐ＋１）Ｏ（ＣｐＦ２ｐＯ）ｒ（ＣＨ２）ｍＳｉＸ１ａＸ２（３−ａ）  …（３）
【００３３】
式（３）中、ｍは２から６の整数を、ｐは１から４の整数を、ｒは１から１０の整数をそれぞれ表し、Ｘ１およびＸ２およびａは、前出と同じ意味を表す。
具体的な化合物の例としては、ＣＦ３Ｏ（ＣＦ２Ｏ）６−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ＣＦ３Ｏ（Ｃ３Ｆ６Ｏ）４−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＦ３Ｏ（Ｃ３Ｆ６Ｏ）２（ＣＦ２Ｏ）３−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＦ３Ｏ（Ｃ３Ｆ６Ｏ）８−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＦ３Ｏ（Ｃ４Ｆ９Ｏ）５−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＦ３Ｏ（Ｃ４Ｆ９Ｏ）５−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓｉ（ＣＨ３）（ＯＣ２Ｈ５）２、ＣＦ３Ｏ（Ｃ３Ｆ６Ｏ）４−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓｉ（Ｃ２Ｈ５）（ＯＣＨ３）２等が挙げられる。
【００３４】
フルオロアルキル基やパ−フルオロアルキルエーテル構造を有するシラン化合物は「ＦＡＳ」と総称される。これらの化合物は、単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。なお、ＦＡＳを用いることにより、シール面との密着性と良好な撥水性とを得ることができる。
【００３５】
また、前記撥水材料として、下記一般式（４）で表される界面活性剤を用いることもできる。式（４）中、Ｒ１は疎水性の有機基を表し、Ｙ１は親水性の極性基、−ＯＨ、−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎＨ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＡ、−ＣＯＮＨ２、−ＳＯ３Ｈ、−ＳＯ３Ａ、−ＯＳＯ３Ｈ、−ＯＳＯ３Ａ、−ＰＯ３Ｈ２、−ＰＯ３Ａ、−ＮＯ２、−ＮＨ２、−ＮＨ３Ｂ（アンモニウム塩）、≡ＮＨＢ（ピリジニウム塩）、−ＮＸ１３Ｂ（アルキルアンモニウム塩）等である。ただし、Ａは１個以上の陽イオンを表し、Ｂは１個以上の陰イオンを表すものとする。また、Ｘ１は前出と同じ炭素数１〜４のアルキル基を意味を表すものとする。
Ｒ１Ｙ１ …（４）
【００３６】
一般式（４）で表される界面活性剤は、親油性の有機基Ｒ１に親水性の官能基が結合した化合物である。Ｙ１は親水性の極性基を表し、基材との結合あるいは吸着するための官能基であり、有機基Ｒ１は親油性を有し、親水面の反対側に並ぶことにより親水面上に親油面が形成される。有機基Ｒ１の例としては、例えば、フェニル基、ベンジル基、フェネチル基、ヒドロキシフェニル基、クロロフェニル基、アミノフェニル基、ナフチル基、アンスレニル基、ピレニル基、チエニル基、ピロリル基、シクロヘキシル基、シクロヘキセニル基、シクロペンチル基、シクロペンテニル基、ピリジニル基、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、オクタデシル基、ｎ−オクチル基、クロロメチル基、メトキシエチル基、ヒドロキシエチル基、アミノエチル基、シアノ基、メルカプトプロピル基、ビニル基、アリル基、アクリロキシエチル基、メタクリロキシエチル基、グリシドキシプロピル基、アセトキシ基等を例示できる。
【００３７】
一般式（４）で表される代表的な撥水性の界面活性剤としては、含フッ素アルキル構造を有する化合物が挙げられる。特にＲ１がパ−フルオロアルキル構造ＣｎＦ（２ｎ＋１）で表される構造を有するものが有用である。より具体的には、Ｆ（ＣＦ２ＣＦ２）（１〜７）−ＣＨ２ＣＨ２−Ｎ＋（ＣＨ３）３Ｃｌ−、Ｃ８Ｆ１７ＳＯ２ＮＨＣ３Ｈ６−Ｎ＋（ＣＨ３）、Ｆ（ＣＦ２ＣＦ２）（１〜７）−ＣＨ２ＣＨ２ＳＣＨ２ＣＨ２−ＣＯ２−Ｌｉ＋、Ｃ８Ｆ１７ＳＯ２Ｎ（Ｃ２Ｈ５）−ＣＯ２−Ｋ＋、（Ｆ（ＣＦ２ＣＦ２）（１〜７））ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）１，２ＰＯ（Ｏ−ＮＨ４＋）１，２、Ｃ１０Ｆ２１ＳＯ３−ＮＨ４＋、Ｃ６Ｆ１３ＣＨ２ＣＨ２ＳＯ３Ｈ、Ｃ６Ｆ１３ＣＨ２ＣＨ２ＳＯ３−ＮＨ４＋、Ｃ８Ｆ１７ＳＯ２Ｎ（Ｃ２Ｈ５）−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）（０〜２５）Ｈ、Ｃ８Ｆ１７ＳＯ２Ｎ（Ｃ２Ｈ５）−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）（０〜２５）ＣＨ３、Ｆ（ＣＦ２ＣＦ２）（１〜７）−ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）（０〜２５）Ｈが挙げられる。
【００３８】
フルオロアルキル基を有する界面活性剤は、単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。なお、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、基材との密着性と良好な撥水性とを得ることができる。
さらに、フッ素を含有しないアルキル基を有した構造であってもよく、一般的な界面活性剤にも緻密な膜を形成させることで、撥水性を得ることができる。
【００３９】
また、前記のシランカップリング材や金属アルコキシド自体を、撥水材料とする場合、このような撥水性を有するシランカップリング材または金属アルコキシドとしては、例えば前述したように、シランカップリング材としてアルコキシシランを用いればよい。また、より撥水性を高めるためには、このアルコキシシランのアルコキシ基、または金属アルコキシドのアルコキシ基中におけるアルキル基にフッ素基が導入されたもの、例えばパ−フルオロアルキル構造［ＣｎＦ（２ｎ＋１）］を有するものを用いるようにすればよい。さらに、フッ素基が導入されていなくても、特に前記アルコキシ基中におけるアルキル基の炭素数が多く、その直鎖が十分に長いものであれば、これが疎水基となることで、得られるシール材１９は撥水性を有するものとなる。
【００４０】
このような材料によって形成されるゾルゲル溶液、すなわち、シランカップリング材及び金属アルコキシドと、必要に応じて添加される撥水材料との混合物に、水が加えられて形成されるゾルゲル溶液は、例えば前記基板２０の凹部９２内に充填配置され、さらにこの凹部９２内にゾルゲル溶液を介して基板１０の凸部８２が嵌合させられた後、硬化処理がなされることにより、シール材１９に形成される。なお、このようにゾルゲル溶液を凹部９２内に充填配置する際には、基板２０をその凹部９２が上に向くようにして置き、その状態で充填配置を行う。このようにゾルゲル溶液を凹部９２内に充填配置することにより、ゾルゲル溶液の粘性が従来のシール材に比べて低く、ある程度の流動性があっても、該ゾルゲル溶液を所望位置となる凹部９２内に容易に配することができ、したがってシール材１９を所定の位置に良好に配置することができる。
【００４１】
ここで、本実施形態では、ゾルゲル溶液として、前記のtetramethoxysilane、3-glycidoxyproyl-trimethoxysilane、3-aminopropyl-triethoxysilane、及びaluminum-sec-butoxide、zirconium-n-propoxideを適宜な比で混合し、これらの混合物に当量の水を添加し撹拌することで、比較的粘性が高く、したがって粘着性が高いゾルゲル溶液を作製している。
このようにして得られたゾルゲル溶液の配置については、特に限定されることなく種々の方法が採用可能である。具体的には、スクリーン印刷等の各種印刷法、さらにはディスペンス法やインクジェット法などが好適に用いられる。なお、本実施形態では、特に基板２０の凹部９２内に充填配置するので、ディスペンス法やインクジェット法がより好適となる。
【００４２】
このようにしてゾルゲル溶液を凹部９２内に充填配置したら、この塗布面に紫外線を例えば数秒から６０秒程度照射することにより、前記ゾルゲル溶液を硬化させ、シール材１９を得ることができる。または、１５０℃以下（例えば８０℃〜１５０℃）の、液晶装置６０の特性を劣化させない温度で数分から数十分程度加熱処理を行うことにより、前記ゾルゲル溶液を硬化させてシール材１９を得ることもできる。もちろん、このような紫外線照射処理と加熱処理とを併用することにより、硬化時間をより短縮することもできる。
なお、このようなシール材１９の形成に先立ち、前記凹部９２内や凸部８２の表面を、適宜な方法で洗浄処理しておくことが望ましい。
【００４３】
このようにして得られたシール材１９は、例えば従来の有機材料からなるシール材の透湿率が約５ｇ／ｍ２・２４ｈｒであるのに対し、約０．１６ｇ／ｍ２・２４ｈｒと格段に低いものとなった。したがって、このシール材１９によって基板１０、２０が貼り合わされてなる液晶装置６０は、従来に比べ吸湿や水の浸入が格段に防止され、これにより吸湿や水の浸入に起因する品質低下が防止されたものとなる。
【００４４】
次に、このような液晶装置６０の各部について説明する。
図１は、液晶装置６０におけるＴＦＴアレイ基板の平面図であり、図６に示した基板１０の具体的構成を示している。ＴＦＴアレイ基板（基板）１０の中央には画像作製領域１０１が形成されている。その画像作製領域１０１の周縁部に前記シール材１９が配設されて、画像作製領域１０１に液晶層（不図示）が封止されている。この液晶層は、ＴＦＴアレイ基板１０上に液晶が直接塗布されて形成されたもので、シール材１９には液晶の注入口が設けられていない、いわゆる封口レス構造となっている。そのシール材１９の外側には、後述する走査線に走査信号を供給する走査線駆動素子１１０と、後述するデータ線に画像信号を供給するデータ線駆動素子１２０とが実装されている。その駆動素子１１０、１２０から、ＴＦＴアレイ基板１０の端部の接続端子７９にかけて、配線７６が引き廻されている。
【００４５】
一方、ＴＦＴアレイ基板１０に貼り合わされる対向基板２０（図４参照）には、共通電極２１（図４参照）が形成されている。この共通電極２１は、画像作製領域１０１のほぼ全域に形成されたもので、その四隅には基板間導通部７０が設けられている。この基板間導通部７０からは、接続端子７９にかけて配線７８が引き廻されている。
そして、外部から入力された各種信号が、接続端子７９を介して画像作製領域１０１に供給されることにより、液晶装置が駆動されるようになっている。
【００４６】
（等価回路）
図２は、液晶装置の等価回路図である。透過型液晶装置の画像作製領域を構成すべくマトリクス状に配置された複数のドットには、それぞれ画素電極９が形成されている。また、その画素電極９の側方には、当該画素電極９への通電制御を行うためのスイッチング素子であるＴＦＴ素子３０が形成されている。このＴＦＴ素子３０のソースにはデータ線６ａが接続されている。各データ線６ａには、前述したデータ線駆動素子から画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが供給されるようになっている。
【００４７】
また、ＴＦＴ素子３０のゲートには走査線３ａが接続されている。走査線３ａには、前述した走査線駆動素子から所定のタイミングでパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが供給される。一方、ＴＦＴ素子３０のドレインには画素電極９が接続されている。そして、走査線３ａから供給された走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍにより、スイッチング素子であるＴＦＴ素子３０を一定期間だけオンにすると、データ線６ａから供給された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが、画素電極９を介して各ドットの液晶に所定のタイミングで書き込まれるようになっている。
【００４８】
液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素電極９と後述する共通電極との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。なお、保持された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防止するため、画素電極９と容量線３ｂとの間に蓄積容量１７が形成され、液晶容量と並列に配置されている。このように、液晶に電圧信号が印加されると、印加された電圧レベルにより液晶分子の配向状態が変化する。これにより、液晶に入射した光源光が変調されて、画像光が作製されるようになっている。
【００４９】
（平面構造）
図３は、液晶装置の平面構造の説明図である。本実施形態の液晶装置では、ＴＦＴアレイ基板上に、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide、以下ＩＴＯという）等の透明導電性材料からなる矩形状の画素電極９（破線９ａによりその輪郭を示す）が、マトリクス状に配列形成されている。また、画素電極９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。本実施形態では、各画素電極９の形成された矩形領域がドットであり、マトリクス状に配置されたドットごとに表示を行うことが可能な構造になっている。
【００５０】
ＴＦＴ素子３０は、ポリシリコン膜等からなる半導体層１ａを中心として形成されている。半導体層１ａのソース領域（後述）には、コンタクトホール５を介して、データ線６ａが接続されている。また、半導体層１ａのドレイン領域（後述）には、コンタクトホール８を介して、画素電極９が接続されている。一方、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’が形成されている。
【００５１】
（断面構造）
図４は、液晶装置の断面構造の説明図であり、図３のＡ−Ａ’線における矢視側断面図である。図４に示すように、本実施形態の液晶装置６０は、ＴＦＴアレイ基板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とを主体として構成されている。ＴＦＴアレイ基板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ＴＦＴ素子３０や画素電極９、配向膜１６など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、およびその内側に形成された共通電極２１や配向膜２２などを主体として構成されている。
【００５２】
ＴＦＴアレイ基板１０の表面には、後述する第１遮光膜１１ａおよび第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の表面に半導体層１ａが形成され、この半導体層１ａを中心としてＴＦＴ素子３０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。このＴＦＴ素子３０はＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を採用しているため、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。
【００５３】
半導体層１ａの表面には、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の表面に走査線３ａが形成されて、チャネル領域１ａ’との対向部分がゲート電極を構成している。また、ゲート絶縁膜２および走査線３ａの表面には、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の表面にデータ線６ａが形成され、第２層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール５を介して、そのデータ線６ａが高濃度ソース領域１ｄに接続されている。さらに、第２層間絶縁膜４およびデータ線６ａの表面には、第３層間絶縁膜７が形成されている。そして、第３層間絶縁膜７の表面に画素電極９が形成され、第２層間絶縁膜４および第３層間絶縁膜７に形成されたコンタクトホール８を介して、その画素電極９が高濃度ドレイン領域１ｅに接続されている。さらに、画素電極９を覆うように無機配向膜１６が形成され、非選択電圧印加時における液晶分子の配向を規制しうるようになっている。
【００５４】
なお、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、その表面に容量線３ｂが配置されて第２蓄積容量電極が形成されている。これらにより、前述した蓄積容量１７が構成されている。
また、ＴＦＴ素子３０の形成領域に対応する基板本体１０Ａの表面に、第１遮光膜１１ａが形成されている。第１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および低濃度ドレイン領域１ｃに侵入することを防止するものである。
【００５５】
一方、対向基板２０における基板本体２０Ａの表面には、第２遮光膜２３が形成されている。第２遮光膜２３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’や低濃度ソース領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃ等に侵入するのを防止するものであり、平面視において半導体層１ａと重なる領域に設けられている。また対向基板２０の表面には、ほぼ全面にわたってＩＴＯ等の導電体からなる共通電極２１が形成されている。さらに、共通電極２１の表面には無機配向膜２２が形成され、非選択電圧印加時における液晶分子の配向を規制しうるようになっている。
【００５６】
そして、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、ネマチック液晶等からなる液晶層５０が挟持されている。このネマチック液晶分子は、正の誘電率異方性を有するものであり、非選択電圧印加時には基板に沿って水平配向し、選択電圧印加時には電界方向に沿って垂直配向する。またネマチック液晶分子は、正の屈折率異方性を有するものであり、その複屈折と液晶層厚との積（リタデーション）Δｎｄは、例えば約０．４０μｍ（６０℃）となっている。なお、ＴＦＴアレイ基板１０の配向膜１６による配向規制方向と、対向基板２０の配向膜２２による配向規制方向とは、約９０°ねじれた状態に設定されている。これにより、本実施形態の液晶装置６０は、ツイステッドネマチックモードで動作するようになっている。
【００５７】
また両基板１０、２０の外側には、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）にヨウ素をドープした材料等からなる偏光板１８、２８が配置されている。なお各偏光板１８、２８は、サファイヤガラスや水晶等の高熱伝導率材料からなる支持基板上に装着して、液晶装置６０から離間配置することが望ましい。各偏光板１８、２８は、その吸収軸方向の直線偏光を吸収し、透過軸方向の直線偏光を透過する機能を有する。ＴＦＴアレイ基板１０側の偏光板１８は、その透過軸が配向膜１６の配向規制方向と略一致するように配置され、対向基板２０側の偏光板２８は、その透過軸が配向膜２２の配向規制方向と略一致するように配置されている。
【００５８】
液晶装置６０は、対向基板２０を光源側に向けて配置される。その光源光のうち偏光板２８の透過軸と一致する直線偏光のみが偏光板２８を透過して液晶装置６０に入射する。
非選択電圧印加時の液晶装置６０では、基板に対して水平配向した液晶分子が液晶層５０の厚さ方向に約９０°ねじれたらせん状に積層配置されている。そのため、液晶装置６０に入射した直線偏光は、約９０°旋光されて液晶装置６０から出射する。この直線偏光は、偏光板１８の透過軸と一致するため、偏光板１８を透過する。したがって、非選択電圧印加時の液晶装置６０では白表示が行われるようになっている（ノーマリーホワイトモード）。
【００５９】
また、選択電圧印加時の液晶装置６０では、液晶分子が基板に対して垂直配向している。そのため、液晶装置６０に入射した直線偏光は、旋光されることなく液晶装置６０から出射する。この直線偏光は、偏光板１８の透過軸と直交するため、偏光板１８を透過しない。したがって、選択電圧印加時の液晶装置６０では黒表示が行われるようになっている。
【００６０】
（無機配向膜）
前述したように、両基板１０、２０の内側には無機配向膜１６、２２が形成されている。以下にはＴＦＴアレイ基板１０の無機配向膜１６について説明するが、対向基板２０の無機配向膜２２も同様の構成となっている。
無機配向膜１６は、ＳｉＯ２やＳｉＯ等のシリコン酸化物、またはＡｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＭｇＯやＩＴＯ等の金属酸化物等により、厚さ０．０２〜０．３μｍ（好ましくは、０．０２〜０．０８μｍ）程度に形成されている。無機配向膜１６の製造には、イオンビームスパッタ法やマグネトロンスパッタ法等のスパッタ法、蒸着法、ゾルゲル法、自己組織化法などを利用することが可能である。以下には、イオンビームスパッタ法による無機配向膜１６の製造方法について説明する。
【００６１】
図５（ａ）は、イオンビームスパッタ装置の模式図である。このイオンビームスパッタ装置Ｓ１００は、真空チャンバＳ３およびその内部圧力を制御する排気ポンプＳ４と、その真空チャンバＳ３内で基板１０を固定する基板ホルダーＳ５と、その基板に向けてスパッタ粒子を放出するターゲットＳ２と、そのターゲットに向けてイオンビームを照射するイオン源Ｓ１とを備えている。そのイオン源Ｓ１にはガス供給源Ｓ１３が接続され、またイオン源Ｓ１の内部にはフィラメントＳ１１および引き出し電極Ｓ１２が設けられている。
【００６２】
このイオンビームスパッタ装置を用いた無機配向膜の形成は、以下の手順で行う。まず、真空チャンバＳ３内の基板ホルダーＳ５に基板１０を固定し、排気ポンプＳ４により真空チャンバＳ３の内部を減圧する。次に、ガス供給源Ｓ１３からイオン源Ｓ１内にアルゴンガス等の希ガスを供給し、フィラメントＳ１１に電圧を印加して熱電子を発生させる。
すると、発生した熱電子が導入された希ガスと衝突してイオン源Ｓ１にプラズマが発生する。次に、引き出し電極Ｓ１２にイオン加速電圧を印加して、プラズマにより発生したイオンを加速する。これにより、イオン源Ｓ１からイオンビームが照射される。イオンビームが照射されたターゲットＳ２は、無機配向膜の形成材料からなるスパッタ粒子を基板１０に向けて放出する。このスパッタ粒子が基板１０に堆積して、基板１０上に無機配向膜が形成される。
【００６３】
なお、真空チャンバＳ３内の圧力は、５×１０−１Ｐａ以下とするのが好ましく、５×１０−２Ｐａ以下とするのがより好ましい。この圧力が高すぎると、照射されたスパッタ粒子の直進性が低下するからである。また基板１０の温度は、１５０℃以下とするのが好ましく、１００℃以下とするのがより好ましく、５０〜８０℃とするのがさらに好ましい。このように基板１０を比較的低温に保持することにより、基板１０に付着したスパッタ粒子が最初に付着した位置から移動する現象（マイグレーション）を抑制することができる。さらに引き出し電極Ｓ１２に印加するイオン加速電圧は、４００〜３０００Ｖとするのが好ましく、８００〜２０００Ｖとするのがより好ましい。イオン加速電圧が低すぎるとスパッタレートが低下し、イオン加速電圧が高すぎると均一な膜が形成されないからである。
【００６４】
図５（ｂ）は、無機配向膜が形成された基板の側面断面図である。基板１０に対して略一定の入射角度でスパッタ粒子が連続入射すると、スパッタ粒子が斜め柱状に堆積して、無機材料の柱状構造体１６ａが形成される。この柱状構造体１６ａが基板１０の表面に無数に形成されて、無機配向膜１６が構成されている。なお、図５（ａ）に示すターゲットＳ２と基板１０との角度を調整して、基板１０に対してスパッタ粒子を所定の入射角度で入射させることにより、図５（ｂ）に示す柱状構造体１６ａに所定の傾斜角度を付与することができる。そして液晶装置では柱状構造体１６ａに沿って液晶分子が配向するので、この無機配向膜１６により非選択電圧印加時の液晶分子を所定方向に配向規制することができる。また液晶分子にプレティルトを付与することができる。
【００６５】
なお、予め無機配向膜の下地膜表面に複数の傾斜面を形成しておき、その表面に上記スパッタ法で無機配向膜を形成して、前記複数の傾斜面の形状が無機配向膜の表面に伝達されている構成としてもよい。また上記スパッタ法で無機配向膜を形成した後に、所定角度でイオンビームを入射させるイオンミリングを行って、無機配向膜の表面に所定の方向性を有する凹部を形成してもよい。また予め無機配向膜の下地膜表面にイオンミリングを行っておき、次に上記スパッタ法で無機配向膜を形成し、さらにその表面に再度イオンミリングを行って、無機配向膜の表面に凹部を形成してもよい。いずれの場合にも、液晶分子に対して所望のプレティルト角を確実に付与することが可能な無機配向膜を提供することができる。
【００６６】
（シール構造）
図６は、前述したように第１実施形態に係るシール構造の説明図であり、図１のＢ−Ｂ線における側面断面図である。なお、図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０の周縁部にシール材１９が配設されて、その中央部に液晶層が封止されている。
【００６７】
図６に示すように、シール材１９が配設されるシール領域では、ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａの表面に突条８１が形成されている。この突条８１は、感光性樹脂材料等からなるもので、フォトリソグラフィを用いて形成されたものである。この突条８１は、シール領域の全周にわたって環状に連続形成され、その連続方向に垂直な断面が矩形状とされている。この突条８１の表面には、無機配向膜１６が略一定の厚さで配設されており、これによって無機配向膜１６には、突条８１の形状を反映して高さ数μｍの凸部８２が形成されている。
【００６８】
また、シール領域では、対向基板２０の基板本体２０Ａの表面に溝９１が形成されている。この溝９１は、シール領域の全周にわたって環状に連続形成され、その連続方向に垂直な断面が矩形状とされている。この溝９１の表面には、無機配向膜２２が略一定の厚さで配設されており、これによって無機配向膜２２の表面には、溝９１の形状を反映して深さ数μｍの凹部９２が形成されている。なお、凹部９２の幅は、凸部８２の幅より広くなっている。
【００６９】
ここで、前記凸部８２の高さは、凹部９２の深さに対して十分に長く（高く）なっており、その差が、液晶層５０の厚さとなる無機配向膜１６、２２間のセルギャップにほぼ等しくなっている。詳しくは、凸部８２の高さと凹部９２の深さとの差と、これら凸部８２、凹部９２間に入り込むシール材１９の厚さとの合計が、セルギャップに等しくなるように構成されている。このような構成のもとに本実施形態の液晶装置６０は、これら凸部８２と凹部９２とをシール材１９を介して嵌合させることにより、基板間（無機配向膜１６、２２間）を所望のセルギャップに規定することができるようになっている。したがって、この液晶装置６０では、ギャップ材が不要になっている。
また、凸部８２の側面と凹部９２の側面とを当接させることにより、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との水平方向でのアライメントを確保することもできるようになっている。
【００７０】
ここで、シール材１９は、膜密度が高くなって透湿性が十分に低く、しかも下地との密着性に優れ、これにより前述したように透湿性が極めて低く、密着性が高い有機・無機ハイブリッドポリマーからなっている。したがって、本実施形態の液晶装置６０によれば、従来に比べ吸湿や水の浸入が格段に防止され、これにより吸湿や水の浸入に起因する品質低下が防止されたものとなる。
【００７１】
また、シール材１９を形成するゾルゲル溶液について、金属アルコキシドとしてＺｒアルコキシド及びＡｌアルコキシドを用いているので、これら金属アルコキシドが加水分解されてその金属（Ｚｒ、Ａｌ）が例えば［ＺｒＯ６］や［ＡｌＯ６］のような八面体構造を形成する酸化物となることから、これが被塗布箇所の有機官能器やシランカップリング材からなる構造に結合することなどにより、特に得られる防湿膜９０の膜密度が高くなり、その透湿性が低くなって防湿性が高くなる。すなわち、シランカップリング材だけであれば、これが加水分解されて［ＳｉＯ４］のような四面体構造となり、これが被塗布箇所の有機官能器等に結合するだけとなる。しかし、このような一種類の構造からなる膜よりは前述したような八面体構造のものを含めた二種類の構造からなる膜のほうが、より膜密度が高くなり、透湿性が低くなって防湿性が高くなるのである。また、硬化する前のゾルゲル溶液の状態においても、液の密度が高くなることで粘性が高く粘着性が高くなることにより、被塗布箇所に対する密着性が良好になるのである。
【００７２】
さらに、シール材１９中には前記金属アルコキシド中の金属（Ｚｒ、Ａｌ）が存在することから、配向膜１６、２２等に溜まった電荷を放出することによる、静電気防止機能も発揮するものとなる。
なお、シランカップリング材として、例えば前記のN-trimethoxysilylpropyl-N,N,N-trimethylammonium chlorideのような極性化合物を用いれば、これが配向膜１６、２２等に溜まった電荷を放出する機能を有するものとなることにより、シール材１９は静電気防止機能を発揮するものとなる。
【００７３】
また、ゾルゲル溶液を形成するシランカップリング材として、特に直鎖の炭素数が多くこの直鎖が長鎖となるアルコキシ基（アルキル基）を有するアルコキシシランと、直鎖の炭素数が少なくこの直鎖が短鎖となるアルコキシ基（アルキル基）を有するアルコキシシランとを混合して用いれば、長鎖による網目構造内に短鎖が入り込むことで、シール材１９の膜密度がより高くなってその透湿性が低くなり、防湿性がより高くなる。
【００７４】
また、シール材１９が撥水性を有しており、したがってこのシール材１９上に水分が付着するのを防止しているので、シール材１９上に水分が付着するのを防止することができ、これにより水分の付着によって透湿が起こり易くなってしまうのを防止することができる。また、水分の付着による液晶セル１００内への水分の浸入も、もちろん防止することができる。
【００７５】
さらに、この液晶セル１００によれば、配向膜１６、２２の表面に対する撥水処理を省くことが可能となり、配向膜１６、２２の表面に撥水膜を形成することによって生じる液晶素子への影響（例えば撥水膜の不均一性に伴うプレチルトの乱れ、撥水膜との接触による液晶層５０内での気泡の発生など）を回避することができる。
【００７６】
また、前記シール材が、前記凹部と凸部との間を充填した状態で形成されているので、従来のように凹部と凸部とがない場合と比べ、シール材の、外面側から内面側に向かう幅が長くなり、したがってシール材またはシール材とその下地との界面を通って水分等が液晶層に浸入する可能性が低減される。
さらに、凹部の深さに対して凸部の高さを十分に長くし、その差をセルギャップにほぼ等しくしておけば、これら凹部と凸部との嵌合によってセルギャップを規定することができ、これによりギャップ材を不要にすることができる。
【００７７】
また、基板本体２０Ａに溝９１を形成し、これの凹形状を反映させることで無機配向膜２２に凹部９２を形成しているので、無機配向膜２２の表面に対して凹部９２を容易に形成することができ、また、無機配向膜２２の膜厚が薄い場合にも、これに直接凹部を形成しないことから、直接凹部を形成することで膜に欠損部が生じてしまうのを防止することができる。ただし、この構成に限らず、基板本体１０Ａ、２０Ａは平坦面のままで、無機配向膜１６、２２に凸部または凹部を直接形成するようにしてもよい。また、基板本体１０Ａ、２０Ａおよび無機配向膜１６、２２の両方に突条（凸部）または溝（凹部）を形成し、両者の足し合わせにより大きな凸部または凹部を形成するようにしてもよい。
【００７８】
また、本実施形態における無機配向膜１６は、図５（ｂ）に示すように柱状構造体１６ａで構成されていることにより多孔質であるため、シール材１９と基板１０との間に隙間が形成されるおそれがあり、特にシール材１９と無機配向膜１６との界面には比較的大きな隙間が形成されるおそれがある。そして、これらの隙間を通って、液晶装置６０の外部から水分や不純物等が液晶層５０に浸入するおそれがある。水分や不純物等が液晶層５０に浸入すると、液晶装置６０の各種機能が阻害されることになり、特に分極構造を持つ液晶中に分極性分子である水が浸入すると、液晶の配向不良が発生することになる。
【００７９】
しかしながら本実施形態の液晶装置６０では、無機配向膜１６、２２の表面に凸部８２と凹部９２とを形成し、これら凹部９２と凸部８２との間を充填した状態でシール材１９を形成しているので、従来のように凹部と凸部とがない場合と比べ、シール材１９の、外面側から内面側に向かう幅が長くなる。したがって、水分等の浸入経路の長さが長くなることから、シール材１９またはシール材１９とその下地である配向膜１６、２２との界面を通って水分等が液晶層５０に浸入するのをより確実に防止することができる。よって、液晶装置６０の各種機能を維持することができる。したがって、後述するようにこの液晶装置６０を液晶プロジェクタの光変調手段に採用した場合に、この液晶プロジェクタの信頼性を向上させることができる。
【００８０】
（変形例）
図７は、第１実施形態の変形例の説明図である。図６に示す第１実施形態の凸部８２、凹部９２は、シール領域の全周にわたって連続形成され、その連続方向に垂直な断面が矩形状とされている構成とした。これに対して、図７（ａ）に示す第１変形例の凸部８２ａ、凹部９２ａは、シール領域の全周にわたって連続形成されている点は第１実施形態と同じであるが、その連続方向に垂直な断面が半円形状とされている点で相違している。また、図７（ｂ）に示す第２変形例の凸部８２ｂ、凹部９２ｂは、連続方向に垂直な断面が三角形状とされている点で相違している。また、図７（ｃ）に示す第３変形例の凸部８２ｃ、凹部９２ｃは、連続方向に垂直な断面が三角形状とされている点で第２変形例と同じであるが、その外周面が基板に対して略垂直面とされている点で相違している。
【００８１】
各変形例の凸部を形成するには、まず、アクリル等の感光性樹脂層を基板表面に形成する。次に、濃淡の連続的な変化によりパターンが描画されたグレーマスク（ハーフトーンマスク）を用いて、感光性樹脂層を露光する。これにより、グレーマスクの濃淡に応じて焦点深度の異なる露光が行われる。その後、感光性樹脂層を現像することにより、断面が半球形状や三角形状の突起を形成することができる。また各変形例の凹部を形成するには、まずレジスト層を基板表面に形成する。次に、グレーマスクを用いてフォトリソグラフィを行うことにより、レジスト層に所望の溝形状を形成する。そして、そのレジスト層をマスクとして基板をエッチングすることにより、断面が半球形状や三角形状の溝を形成することができる。
【００８２】
前述した各変形例でも、第１実施形態と同様に、無機配向膜の表面に凹部及び凸部を形成し、これら凹部と凸部との間に本発明に係るシール材１９を配設する。この構成により、凸部及び凹部がない場合と比べて、シール材１９と無機配向膜との界面の幅が長くなる。そのため、その界面の隙間を通って水分等が液晶層に浸入するのを防止することができ、これにより液晶装置の機能を維持することができる。
また、シール材１９が前述したように透湿性が極めて低く、密着性が高い有機・無機ハイブリッドポリマーからなっているので、従来に比べ吸湿や水の浸入が格段に防止され、これにより吸湿や水の浸入に起因する品質低下が防止されたものとなる。
したがって、この液晶装置６０を液晶プロジェクタの光変調手段に採用した場合に、この液晶プロジェクタの信頼性を向上させることができる。
【００８３】
（第２実施形態）
次に、本発明の液晶装置の第２実施形態について、図８を用いて説明する。
図８は、第２実施形態に係るシール構造の説明図であり、図１のＢ−Ｂ線に相当する部分における側断面図である。図８に示す第２実施形態のシール構造は、両基板１０、２０の無機配向膜１６、２２の表面に凹部１８２、１９２が形成され、その凹部１８２、１９２の表面に前記のゾルゲル溶液からなるシール材１９が配設されている点で、第１実施形態と共通しているが、両基板の凹部１８２、１９２が嵌合されていない点で、第１実施形態と相違している。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
【００８４】
図８に示すように、シール材１９が配設されるシール領域には、ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａの表面に、複数（図８では２本）の溝１８１が環状に形成されており、無機配向膜１６には、その下地となる基板本体１０Ａの溝１８１の凹形状が反映されて、複数の凹部１９１が環状に形成されている。同様に、対向基板２０の基板本体２０Ａにもその表面に複数（図８では２本）の溝１９１が環状に形成されており、無機配向膜２２には、その下地となる基板本体２０Ａの溝１９１の凹形状が反映されて、複数の凹部１９２が環状に形成されている。
【００８５】
そして、両基板１０、２０の凹部１８２、１９２の内側にシール材１９が充填されるとともに、両基板１０、２０間にもシール材１９が配設されて、両基板の相対位置が固定されている。なお、シール材１９に混入させたスペーサ（ギャップ材）１９ａを両基板間に介在させることにより、所望の液晶層厚（セルギャップ）が確保されている。
【００８６】
このように第２実施形態の液晶装置にあっても、第１実施形態のものと同様に、無機配向膜１６、２２の表面に凹部１８２、１９２が形成され、その凹部１８２、１９２の表面にシール材１９が配設されている構成としているので、両基板の凹部１８２、１９２が嵌合されていなくても、シール材１９と無機配向膜１６、２２との界面の幅が長くなる。したがって、その界面の隙間を通って水分等が液晶層５０に浸入するのを抑えることができ、これにより液晶装置１６０の各種機能を維持することができる。
また、シール材１９が前述したように透湿性が極めて低く、密着性が高い有機・無機ハイブリッドポリマーからなっているので、従来に比べ吸湿や水の浸入が格段に防止され、これにより吸湿や水の浸入に起因する品質低下が防止されたものとなる。
したがって、この液晶装置６０を液晶プロジェクタの光変調手段に採用した場合に、この液晶プロジェクタの信頼性を向上させることができる。
【００８７】
なお、第２実施形態では両基板１０、２０に凹部１８２、１９２を形成したが、一方または双方の基板に凸部を形成してもよい。この場合にはシール材にスペーサを混入させなくても、凸部を相手側に突き当てることにより所望の液晶層厚を確保することができる。
また、各基板１０、２０の表面に形成される凹部及び凸部の数が多いほど、また凸部の高さが高く、凹部の深さが深いほど、シール材１９と無機配向膜１６、２２との界面の幅が長くなるので、液晶装置１６０の信頼性を向上させることができる。
ただし、本発明の液晶装置にあっては、シール材１９が、透湿性が極めて低く、密着性が高い有機・無機ハイブリッドポリマーからなっているので、凹部や凸部を形成することなく、単にこのシール材１９のみによっても、従来に比べ吸湿や水の浸入を格段に防止することができる。
【００８８】
（プロジェクタ）
次に、本発明のプロジェクタの一実施形態について、図９を用いて説明する。図９は、プロジェクタの要部を示す概略構成図である。このプロジェクタは、前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。
【００８９】
図９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は投射レンズである。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。
【００９０】
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、赤色光用光変調手段８２２に入射される。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、緑色光用光変調手段８２３に入射される。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。この導光手段８２１を介して、青色光が青色光用光変調手段８２４に入射される。
【００９１】
各光変調手段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。
【００９２】
前述したプロジェクタは、前記各実施形態の液晶装置を光変調手段として備えている。
各実施形態の液晶装置は、耐光性および耐熱性に優れた無機配向膜を備えているので、光源から照射される強い光や熱により配向膜が劣化することはない。また、シール材が、透湿性が極めて低く、密着性が高い有機・無機ハイブリッドポリマーからなっているので、従来に比べ吸湿や水の浸入が格段に防止されたものとなる。さらに、シール材と無機配向膜との界面に形成される隙間を通って水分等が液晶層に浸入する可能性を低減することができる。したがって、液晶装置における液晶分子の配向制御機能を維持することが可能になり、信頼性に優れたプロジェクタを提供することができる。
【００９３】
なお、本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に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において、前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、前記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、前記実施形態では透過型液晶装置を例にして説明したが、反射型液晶装置に本発明を適用することも可能である。また、前記実施形態ではＴＮ（Twisted Nematic）モードで機能する液晶装置を例にして説明したが、ＶＡ（Vertical Alignment）モードで機能する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。
【００９４】
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、前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】
【００９５】
【図１】液晶装置のＴＦＴアレイ基板の平面図である。
【図２】液晶装置の等価回路図である。
【図３】液晶装置の平面構造の説明図である。
【図４】液晶装置の断面構造の説明図である。
【図５】（ａ）はイオンビームスパッタ装置の模式図、（ｂ）は無機配向膜が形成された基板の側面断面図である。
【図６】第１実施形態に係るシール構造の説明図である。
【図７】第１実施形態の変形例の説明図である。
【図８】第２実施形態に係るシール構造の説明図である。
【図９】プロジェクタの要部を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００９６】
１０…基板（ＴＦＴアレイ基板）、１０Ａ…基板本体、１６…無機配向膜、１９…シール材、２０…基板（対向基板）、２０Ａ…基板本体、２２…無機配向膜、５０…液晶層、６０…液晶装置、８１…突条、８２…凸部、９１…溝、９２…凹部
【図１】
2007010888.tif 000003
【図２】
2007010888.tif 000004
【図３】
2007010888.tif 000005
【図４】
2007010888.tif 000006
【図５】
2007010888.tif 000007
【図６】
2007010888.tif 000008
【図７】
2007010888.tif 000009
【図８】
2007010888.tif 000010
【図９】
2007010888.tif 000011