(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に液晶が挟持されてなり、該一対の基板をなす一方の基板、他方の基板のうち、少なくともいずれかの基板の複数の画素を有する画素領域において、前記画素の開口領域には垂直配向膜が設けられず、前記画素の非開口領域に垂直配向膜が設けられることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
一対の基板間に液晶が挟持されてなり、該一対の基板のうちの一方の基板上に、マトリクス状に配置された複数の画素電極と、複数のデータ線と、複数の走査線と、該走査線の走査信号に基づいて前記データ線から供給される画像信号を前記画素電極に供給する複数のスイッチング手段と、該複数のスイッチング手段にそれぞれ接続された複数のデータ線および複数の走査線が備えられるとともに、該一対の基板のうちの他方の基板上には対向電極が備えられ、前記一方の基板、前記他方の基板のうち、少なくともいずれかの基板の前記データ線と前記走査線で囲まれた前記画素電極の表示領域には垂直配向膜が設けられず、前記データ線と前記走査線が形成される非表示領域に垂直配向膜が設けられることを特徴とする液晶装置。
【請求項３】
前記一対の基板の設けられた各々の垂直配向膜は、前記表示領域に設けられず、前記非表示領域に設けられ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】
前記非表示領域に、前記スイッチング手段が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記非表示領域には遮光膜が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液晶装置。
【請求項６】
前記垂直配向膜は、遮光性を有する金属膜を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の液晶装置。
【請求項７】
一対の基板間に液晶が挟持されてなる液晶装置の製造方法において、
前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の前記液晶側の全面に垂直配向膜を形成する工程と、
該垂直配向膜をパターニングすることにより前記一方の基板上の複数の画素を有する画素領域において前記画素の開口領域を除く前記画素の非開口領域にのみ該垂直配向膜を残存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８】
前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の前記液晶側の全面に遮光膜を成膜し、該遮光膜上に垂直配向膜を成膜した後、これら垂直配向膜と遮光膜を一括してパターニングすることを特徴とする請求項７に記載の液晶装置の製造方法。
【請求項９】
一対の基板間に液晶が挟持されてなる液晶装置の製造方法において、
前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の複数の画素を有する画素領域において前記画素の開口領域を覆うマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンが形成されていない前記画素の非開口領域に金属膜を成膜する工程と、
該金属膜が形成された基板を、直鎖構造の硫黄化合物を溶解した溶液中に浸漬することにより、前記金属膜と直鎖構造の硫黄化合物分子により前記金属膜表面に形成された単分子膜とを含む垂直配向膜を前記一方の基板上の一部の領域にのみ形成す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１０】
請求項１ないし６のいずれかに記載の液晶装置を備えた投射型表示装置であって、光源と、該光源から出射された光を変調する前記液晶装置と、該液晶装置により変調された光を投射面に拡大投影する拡大投影光学系とを有することを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置とその製造方法ならびに投射型表示装置に関し、特に、液晶プロジェクタの投射型ライトバルブ等に用いて好適な液晶装置における配向膜の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタ等の投射型液晶表示装置には、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色に対応して液晶パネルを３枚使用する３板式のものと、１枚の液晶パネルと色生成手段とから構成される単板式のものがある。この投射型液晶表示装置の構成要素である液晶パネルは、例えば、アクティブマトリクス型液晶ライトバルブとその前後に配置される偏光板とから構成されている。図１４は、この種の液晶ライトバルブの構成の一例を示す断面図である。
【０００３】
液晶ライトバルブは、図１４に示すように、ガラス基板、石英基板等の透明な２枚の基板間に液晶が封入されたものであり、一方の基板をなす薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下、ＴＦＴと略記する）アレイ基板１０と、これに対向配置された他方の基板をなす対向基板２０とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１０全体は、液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素を有している。ＴＦＴアレイ基板には、画素電極９ａと当該画素電極９ａを制御するための画素スイッチング用ＴＦＴ３０がマトリクス状に複数形成されており、画像信号を供給するデータ線６ａがコンタクトホール５を通じて当該ＴＦＴ３０のソース領域１ｄに電気的に接続されている。また、ＴＦＴ３０のゲートに走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号を順次印加するように構成されている。画素電極９ａは、コンタクトホール８を通じて画素スイッチング用ＴＦＴ３０のドレイン領域１ｅに電気的に接続されており、スイッチング素子である画素スイッチング用ＴＦＴ３０を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線６ａから供給される画像信号を所定のタイミングで書き込むようになっている。
【０００４】
画素電極９ａを介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号は、対向基板２０に形成された対向電極２１との間で一定期間保持されるが、通常、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９ａと対向電極２１との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量を付加している。ここでは、蓄積容量を形成する方法として、容量形成用の配線である容量線３ｂが設けられている。また、画素電極９ａ上には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜１６が設けられている。画素電極９ａは、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide)膜等の透明導電性薄膜から形成されている。配向膜１６は、例えばポリイミド薄膜等の有機薄膜から形成されるのが一般的である。
【０００５】
他方、対向基板２０には、その全面にわたって対向電極（共通電極）２１が設けられており、その下側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜２２が設けられている。対向電極２１も画素電極９ａと同様、例えばＩＴＯ膜等の透明導電性薄膜から形成されている。また、配向膜２２もＴＦＴアレイ基板１０側の配向膜１６と同様、ポリイミド薄膜等の有機薄膜から形成されている。さらに対向基板２０には、各画素の表示領域以外の領域に遮光膜２３が設けられている。この遮光膜２３は、対向基板２０の側からの入射光が画素スイッチング用ＴＦＴ３０の半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、ソース領域１ｂ、１ｄ、ドレイン領域１ｃ、１ｅ等に侵入するのを防止するためのものである。さらに、遮光膜２３は、コントラストの向上、色材の混色防止などの機能を有しており、いわゆるブラックマトリクスとも呼ばれている。
【０００６】
各基板はこのような構成であり、画素電極９ａと対向電極２１とが対向するように配置されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶が封入され、液晶層５０が形成されている。液晶層５０は、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で配向膜の作用により所定の配向状態をとる。この例の場合、水平配向膜１６、２２がラビング処理されており、電界無印加状態で液晶分子は若干のプレティルト角を持った水平配向状態をとる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記構成の従来の液晶ライトバルブには、以下のような問題点があった。すなわち、従来の液晶ライトバルブにおいては、液晶ライトバルブを構成する一対の基板上の液晶が接する面の全面に、液晶分子を基板間で均一に配向させるための配向膜がそれぞれ形成されている。ところが、配向膜を形成する際に不良が生じたとすると、具体的には配向膜を成膜した後、ラビング処理等の配向処理を行う際にラビングムラが生じたとすると、図１４の符号５９で示した箇所のように、配向膜の一部分にあたる領域で液晶の配向異常が生じ、これが表示不良につながる場合がある。
【０００８】
さらに、上記のような配向膜の形成当初からの配向不良に加えて、液晶装置を長時間にわたって使用している間に配向膜材料であるポリイミド膜の劣化が起こり、これが配向不良を引き起こし、ひいては表示不良の要因となる場合もある。特に、液晶装置を投射型ライトバルブとして用いるような場合、直視型表示装置として使う場合に比べて光の強度が強いため、配向膜の劣化がより生じやすいという問題がある。すなわち、配向膜の初期不良と劣化不良の２つの原因によって配向異常が生じる場合があり、液晶装置、もしくはこれを用いた表示装置の表示品位を低下させる要因となっていた。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、配向膜異常による液晶の配向不良に起因する表示不良の発生を抑制し得る液晶装置、およびその製造方法、ならびにこの液晶装置を用いた表示品位の高い投射型表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の液晶装置は、一対の基板間に液晶が挟持されてなり、該一対の基板をなす一方の基板、他方の基板のうち、少なくともいずれかの基板の複数の画素を有する画素領域において、前記画素の開口領域には垂直配向膜が設けられず、前記画素の非開口領域に垂直配向膜が設けられることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の他の液晶装置は、一対の基板間に液晶が挟持されてなり、該一対の基板のうちの一方の基板上に、マトリクス状に配置された複数の画素電極と、複数のデータ線と、複数の走査線と、該走査線の走査信号に基づいて前記データ線から供給される画像信号を前記画素電極に供給する複数のスイッチング手段と、該複数のスイッチング手段にそれぞれ接続された複数のデータ線および複数の走査線が備えられるとともに、該一対の基板のうちの他方の基板上には対向電極が備えられ、前記一方の基板、前記他方の基板のうち、少なくともいずれかの基板の前記データ線と前記走査線で囲まれた前記画素電極の表示領域には垂直配向膜が設けられず、前記データ線と前記走査線が形成される非表示領域に垂直配向膜が設けられることを特徴とするものである。
また、前記一対の基板の設けられた各々の垂直配向膜は、前記表示領域に設けられず、前記非表示領域に設けられることを特徴とする。
また、前記非表示領域に、前記スイッチング手段が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
一般に、液晶は配向膜に接している部分のみが配向膜の影響を受けて所定方向に配向するわけではなく、配向膜から離れた部分（配向膜が存在しない部分）も所定の方向に配向した液晶部分と同様の配向を示す性質を持っている。つまり、液晶自身が持つ配向規制力によって全体が均一に配向しようとする性質がある。本発明者はこの液晶自身が持つ配向規制力に着目し、従来は基板上の全領域に形成していた配向膜を一部の領域にしか形成しなくても、液晶の配向には支障がないことを見い出した。そこで、本発明の液晶装置は、一対の基板のうち少なくともいずれかの基板の表示領域（開口領域）の少なくとも一部には配向膜を設けない構成とした。この構成により、配向膜形成時の初期不良、長時間使用時の劣化不良がともに起こりにくくなり、液晶の配向異常による表示不良の発生を充分に防止することができる。
【００１３】
また、前記一対の基板の設けられた各々の垂直配向膜は、前記表示領域に設けられず、前記非表示領域に設けることが望ましい。
また、前記非表示領域に、前記スイッチング手段が設けることが望ましい。
【００１４】
この構成とした場合、たとえ非表示領域上の配向膜に異常が生じたとしても、表示領域には配向膜が存在しないため、表示領域においては配向膜異常に起因する液晶の配向不良が発生せず、表示不良の発生をより確実に防止できる、という利点を有する。一般に液晶装置においては、基板間距離、いわゆるセルギャップが数十μｍであっても、その間に挟持された液晶は均一な配向を示す。このことは、配向膜のような配向制御部分が数十μｍ存在しなくても、液晶は自らの持つ配向能力により配向していることを示している。液晶ライトバルブの場合、一つの画素の大きさが数十μｍ程度であるから、表示領域に配向膜が存在しないことで液晶の配向状態に支障を来すことはない。
【００１５】
配向膜の種類としては、液晶分子を基板面に平行に配向させる水平配向膜、液晶分子を基板面に垂直に配向させる垂直配向膜のいずれを用いてもよい。水平配向膜の材料としては、ポリイミド、ポリビニルアルコール等、従来一般の高分子樹脂材料を配向処理したものを用いることができ、垂直配向膜の材料としてはポリイミド、界面活性剤、カップリング剤、金属錯体を用いることができる。
【００１６】
また、特に垂直配向膜に関しては、本出願人が既に特許出願している「液晶表示装置」（特開平１１−１５０００号）に用いられた配向膜である、金属膜と直鎖構造の硫黄化合物分子により前記金属膜表面に形成された単分子膜とを含む配向膜が好適に用いられる。ここでの金属膜とは、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム−砒素（ＧａＡｓ）等、化学的、物理的に安定な金属によって構成される。そして、垂直配向膜は、金属膜上に直鎖構造の単一の硫黄化合物を自己集合化させて形成されている。本明細書において、硫黄化合物とは、硫黄（Ｓ）を含む有機物の中で、チオール（Thiol）官能基を１以上含む化合物またはジスルフィド結合（disulfide; Ｓ−Ｓ結合）を伴う化合物の総称を言う。これら硫黄化合物は、溶液中または揮発条件の下で、金等の金属表面上に自発的に化学吸着し、２次元の結晶構造に近い単分子膜を形成する。また特に、硫黄化合物としてチオール化合物を用いることが望ましい。ここで、チオール化合物とは、メルカプト基（−ＳＨ；mercapt group）を持つ有機化合物（Ｒ−ＳＨ；Ｒはアルキル基（alkyl group）等の炭化水素基）の総称を言う。チオール化合物の中でも、組成式がＣｎＨ２ｎ＋２ＳＨ（ｎは自然数）で表される直鎖のアルカン（alkane）チオール、ＣｎＦ２ｎ＋１ＣｍＨ２ｍＳＨ（ｎ，ｍは自然数）で表されるフッ素化アルカンチオールの化合物が特に好ましい。
【００１７】
水平配向膜に関しても、金属膜と直鎖構造の異なる複数種類の硫黄化合物または非直鎖構造の硫黄化合物のいずれかにより前記金属膜表面に形成された分子膜とを含む配向膜が好適に用いられる。水平配向膜も垂直配向膜と同様、自己集合化膜として形成される。水平配向膜を構成する硫黄化合物としては、直鎖構造の異なる複数種類の硫黄化合物、例えばアルカンチオールＣｎＨ２ｎ＋２ＳＨで、ｎの数が異なる複数種類の直鎖のアルカンチオールの混合物が挙げられる。または、非直鎖構造の硫黄化合物、例えばシステイン（cysteine）にフッ素鎖を導入した誘導体も好ましい。
【００１８】
この種の配向膜は、ラビング処理等の配向処理を行う必要がなく、成膜が簡便に行える、良好な配向特性が得られる、といった利点を有しているものの、金属層が光を透過しないため、表示素子の配向膜としては利用できなかった。しかしながら、本発明の液晶装置において配向膜を非表示領域のみに設ける場合には、遮光性を持つ上記配向膜を利用することが可能になる。このようにすれば、透過型の液晶表示装置等に本構造を適用することができる。また、反射電極を用いた反射型の液晶表示装置においても、上記配向膜を表示領域に設ける場合には反射電極に反射率の低い金等の材料を用いることになるが、本発明のように上記配向膜を非表示領域のみに設けるのであれば、反射電極に金を用いる必要はないため、より反射率の高い金属膜、例えばアルミニウム等を用いることで明るい表示装置を実現することができる。
【００１９】
液晶装置を構成する他方の基板側には、一方の基板側のスイッチング手段、データ線、走査線の形成領域（非表示領域）を遮光するための遮光膜（ブラックマトリクス）を設けてもよい。その場合、基板側から対向電極、遮光膜、配向膜の順に設けても良いし、遮光膜、対向電極、配向膜の順に設けても良い。前者の場合、遮光膜と配向膜のパターニングを一括して行うことができ、製造工程の簡略化が図れる、という利点がある。後者の場合、前者の場合と比べて対向電極がより液晶側に位置し、間に遮光膜が介在しないので、液晶駆動電圧を高くしなくて済む、という利点がある。
また、前記垂直配向膜は、遮光性を有する金属膜を含んでもよい。
【００２０】
本発明の液晶装置の製造方法は、一対の基板間に液晶が挟持されてなる液晶装置の製造方法において、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の前記液晶側の全面に垂直配向膜を形成する工程と、該垂直配向膜をパターニングすることにより前記一方の基板上の複数の画素を有する画素領域において前記画素の開口領域を除く前記画素の非開口領域にのみ該垂直配向膜を残存させる工程とを有することを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の液晶装置の製造方法によれば、上述したように、配向膜異常に起因する表示不良の発生が少ない本発明の液晶装置を製造することができる。
【００２２】
前記配向膜としては水平配向膜を用いることができる。水平配向膜は、一般にポリイミド、ポリビニルアルコール等の高分子樹脂材料に対してラビング処理等の配向処理を施すことにより形成できる。この種の配向膜の場合、製造工程として、一対の基板のうち少なくとも一方の基板の液晶側の全面に配向膜を形成し、この配向膜をパターニングして一部の領域にのみ配向膜を残存させた後、残存した配向膜にラビング処理を施す方法を採ることができる。もしくは、基板全面に配向膜を形成した後、配向膜にラビング処理を施し、次いで、ラビング処理済みの配向膜をパターニングして一部の領域にのみ配向膜を残存させる方法を採ることもできる。
【００２３】
また、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の前記液晶側の全面に遮光膜を成膜し、該遮光膜上に垂直配向膜を成膜した後、これら垂直配向膜と遮光膜を一括してパターニングすることもできる。
【００２４】
さらに、一対の基板間に液晶が挟持されてなる液晶装置の製造方法において、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の複数の画素を有する画素領域において前記画素の開口領域を覆うマスクパターンを形成する工程と、前記マスクパターンが形成されていない前記画素の非開口領域に金属膜を成膜する工程と、該金属膜が形成された基板を、直鎖構造の硫黄化合物を溶解した溶液中に浸漬することにより、前記金属膜と直鎖構造の硫黄化合物分子により前記金属膜表面に形成された単分子膜とを含む垂直配向膜を前記一方の基板上の一部の領域にのみ形成する工程とを有する製造方法を採用することができる。
【００２５】
あるいは、配向膜として、上述の金属膜と直鎖構造の異なる複数種類の硫黄化合物または非直鎖構造の硫黄化合物のいずれかにより金属膜表面に形成された分子膜とを含む水平配向膜を用いる場合には、一対の基板のうち少なくとも一方の基板の前記液晶側の面の配向膜を形成しない領域を覆うマスクパターンを形成する工程と、マスクパターンが形成されていない領域に金属膜を成膜する工程と、金属膜が形成された基板を、直鎖構造の異なる複数種類の硫黄化合物または非直鎖構造の硫黄化合物のいずれかを溶解した溶液中に浸漬することにより、金属膜と直鎖構造の異なる複数種類の硫黄化合物または非直鎖構造の硫黄化合物のいずれかにより前記金属膜表面に形成された分子膜とを含む水平配向膜を前記一方の基板上の一部の領域にのみ形成する工程とを有する製造方法を採用することができる。
【００２６】
本発明の投射型表示装置は、光源と、光源から出射された光を変調するための上記本発明の液晶装置と、液晶装置により変調された光を投射面に拡大投影する拡大投影光学系とを有することを特徴とするものである。
【００２７】
本発明の投射型表示装置によれば、本発明の液晶装置を用いたことにより、表示品位の高い表示装置を実現することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態の液晶装置の構成］
本発明の第１の実施形態の液晶装置の構成について、図１から図３を参照して以下説明する。図１は、液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路である。図２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平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ’断面図である。なお、図３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。
【００２９】
図１に示すように、本実施形態の液晶装置において、画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素は、画素電極９ａと当該画素電極９ａを制御するための画素スイッチング用ＴＦＴ３０がマトリクス状に複数形成されており、画像信号を供給するデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソース領域に電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。また、ＴＦＴ３０のゲートに走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９ａは、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のドレイン領域に電気的に接続されており、スイッチング素子である画素スイッチング用ＴＦＴ３０を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、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。
【００３０】
画素電極９ａ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、対向基板（後述する）に形成された対向電極（後述する）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がリークするのを防ぐために、画素電極９ａと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０を付加する。例えば画素電極９ａの電圧は、蓄積容量７０によりソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ保持される。これにより、保持特性はさらに改善され、コントラスト比の高い液晶装置が実現できる。本実施の形態では、蓄積容量７０を形成する方法として、半導体層との間で容量を形成するための配線である容量線３ｂを設けている。また、容量線３ｂを設ける代わりに、画素電極９ａと前段の走査線３ａとの間で容量を形成しても良い。
【００３１】
図２に示すように、液晶装置のＴＦＴアレイ基板上には、マトリクス状に複数の透明な画素電極９ａが設けられており、画素電極９ａの縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ、走査線３ａおよび容量線３ｂが設けられている。データ線６ａは、コンタクトホール５を介して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電気的に接続されており、画素電極９ａは、コンタクトホール８を介して半導体層１ａのうち後述のドレイン領域に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（図中右下がりの斜線の領域）に対向するように走査線３ａが配置されている。
【００３２】
次に、断面構造を見ると、図３に示すように、液晶装置は、一対の透明基板を有しており、その一方の基板をなすＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置される他方の基板をなす対向基板２０とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば石英基板からなり、対向基板２０は、例えばガラス基板や石英基板からなるものである。ＴＦＴアレイ基板１０には、例えばＩＴＯ膜等の透明導電性薄膜からなる画素電極９ａが設けられ、ＴＦＴアレイ基板１０上の各画素電極９ａに隣接する位置に、各画素電極９ａをスイッチング制御する画素スイッチング用ＴＦＴ３０が設けられている。画素スイッチング用ＴＦＴ３０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とを絶縁する絶縁薄膜２、データ線６ａ、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂおよ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および高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。
【００３３】
また、走査線３ａ上、絶縁薄膜２上を含むＴＦＴアレイ基板１０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および高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が各々形成された第１層間絶縁膜４が形成されている。つまり、データ線６ａは、第１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上および第１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が形成された第２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１層間絶縁膜４および第２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９ａに電気的に接続されている。なお、画素電極９ａと高濃度ドレイン領域１ｅとは、データ線６ａと同一のＡｌ膜や走査線３ｂと同一のポリシリコン膜を中継して電気的に接続する構成としてもよい。
【００３４】
画素スイッチング用ＴＦＴ３０は、好ましくは上述のようにＬＤＤ構造を持つが、低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃに不純物イオンの打ち込みを行わないオフセット構造を採っても良いし、ゲート電極をマスクとして高濃度で不純物イオンを打ち込み、自己整合的に高濃度ソースおよびドレイン領域を形成するセルフアライン型のＴＦＴであっても良い。
【００３５】
また本実施の形態では、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の走査線３ａの一部からなるゲート電極をソース・ドレイン領域間に１個のみ配置したシングルゲート構造としたが、これらの間に２個以上のゲート電極を配置してもよい。この際、各々のゲート電極には同一の信号が印加されるようにする。このようにデュアルゲート（ダブルゲート）あるいはトリプルゲート以上でＴＦＴを構成すれば、チャネルとソース・ドレイン領域接合部のリーク電流を防止でき、オフ時の電流を低減することができる。これらのゲート電極の少なくとも１個をＬＤＤ構造あるいはオフセット構造にすれば、さらにオフ電流を低減でき、安定したスイッチング素子を得ることができる。
【００３６】
また、ゲート絶縁膜となる絶縁薄膜２を走査線３ａの一部からなるゲート電極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、さら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７０が構成されている。より詳細には、半導体層１ａの高濃度ドレイン領域１ｅが、データ線６ａおよび走査線３ａの下に延設され、同じくデータ線６ａおよび走査線３ａに沿って延びる容量線３ｂ部分に絶縁薄膜２を介して対向配置されて、第１蓄積容量電極１ｆとされている。特に、蓄積容量７０の誘電体としての絶縁薄膜２は、高温酸化によりポリシリコン膜上に形成される画素スイッチング用ＴＦＴ３０のゲート絶縁膜の場合、薄くかつ高耐圧の絶縁膜とすることができ、蓄積容量７０は比較的小面積で大容量の蓄積容量とすることができる。
【００３７】
他方、対向基板２０には、ＴＦＴアレイ基板１０上のデータ線６ａ、走査線３ａ、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の形成領域に対向する領域、すなわち各画素の非表示領域に第１遮光膜２３が設けられている。さらに、第１遮光膜２３上を含む対向基板２０上には、その全面にわたって対向電極（共通電極）２１が設けられている。対向電極２１もＴＦＴアレイ基板１０の画素電極９ａと同様、ＩＴＯ膜等の透明導電性薄膜から形成されている。第１遮光膜２３の存在により、対向基板２０の側からの入射光が画素スイッチング用ＴＦＴ３０の半導体層１ａのチャネル領域１ａ’や低濃度ソース領域領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃに侵入することはない。さらに、第１遮光膜２３は、コントラストの向上、色材の混色防止などの機能、いわゆるブラックマトリクスとしての機能を有している。
【００３８】
そして、本実施の形態の場合、ＴＦＴアレイ基板１０の画素スイッチング用ＴＦＴ３０、データ線６ａおよび走査線３ａの形成領域にあたる第２層間絶縁膜７上および画素電極９ａ上の一部に配向膜１６が設けられている。この配向膜１６はポリイミド系の高分子樹脂からなる水平配向膜である。他方、ＴＦＴアレイ基板１０側の配向膜１６と対向する位置にあたる対向基板２０の対向電極２１上にも、同様の材料からなる配向膜２２が設けられている。これらＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０は、画素電極９ａと対向電極２１とが対向するように配置され、これら基板１０、２０と後述するシール材５２（図９および図１０参照）により囲まれた空間に液晶が封入され、液晶層５０が形成される。液晶層５０は、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で配向膜１６、２２の作用により所定の配向状態をとる。なお、図３では、配向膜１６、２２が形成された領域（非表示領域）が配向膜１６、２２が形成されていない領域（表示領域）に比べてかなり広いように見えるが、それは図３が画素スイッチング用ＴＦＴ３０の近傍を拡大したからであって、全体的に見れば双方の領域は同程度の広さである。
【００３９】
従来の液晶装置がＴＦＴアレイ基板および対向基板の全面にわたって配向膜が設けられていたのに対し、本実施の形態の液晶装置は、ＴＦＴアレイ基板１０、対向基板２０ともに非表示領域にしか配向膜１６、２２が設けられていないため、配向膜形成時のラビング処理等に起因する初期不良、長時間使用時の劣化不良がともに起こりにくく、しかも、非表示領域で若干の配向膜異常があったとしても表示領域に悪影響を及ぼすことがなく、液晶の配向異常による表示不良の発生を確実に防止することができる。また、配向膜１６、２２が一部にしか設けられていなくても、液晶は自らの持つ配向能力により配向するため、液晶の配向状態に支障が生じることはない。
【００４０】
［第１実施形態の液晶装置の製造プロセス］
次に、上記構成を有する液晶装置の第１実施形態の製造プロセスについて、図４から図７を参照して説明する。なお、図４から図７は各工程におけるＴＦＴアレイ基板１０側の各層を、図３と同様に図２のＡ−Ａ’断面に対応させて示す工程図である。
【００４１】
図４の工程（１）に示すように、石英基板、ハードガラス基板、シリコン基板等のＴＦＴアレイ基板１０を用意する。ここで、好ましくはＮ２（窒素）等の不活性ガス雰囲気下、約９００〜１３００℃の高温でアニール処理し、後に実施される高温プロセスにおけるＴＦＴアレイ基板１０に生じる歪みが少なくなるように前処理しておく。すなわち、製造プロセスにおける最高温で高温処理される温度に合わせて、事前にＴＦＴアレイ基板１０を同じ温度かそれ以上の温度で熱処理しておく。
【００４２】
次に、ＴＦＴアレイ基板１０上に、約４５０〜５５０℃、好ましくは約５００℃の比較的低温環境中で、流量約４００〜６００ｃｃ／ｍｉｎのモノシランガス、ジシランガス等を用いた減圧ＣＶＤ（例えば、圧力約２０〜４０ＰａのＣＶＤ）により、アモルファスシリコン膜を形成する。その後、このアモルファスシリコン膜に対して窒素雰囲気中で、約６００〜７００℃にて約１〜１０時間、好ましくは、４〜６時間のアニール処理を施すことにより、ポリシリコン膜１を約５０〜２００ｎｍの厚さ、好ましくは約１００ｎｍの厚さとなるまで固相成長させる。
【００４３】
この際、図３に示した画素スイッチング用ＴＦＴ３０として、ｎチャネル型の画素スイッチング用ＴＦＴ３０を作成する場合には、当該チャネル領域にＳｂ（アンチモン）、Ａｓ（砒素）、Ｐ（リン）などのＶ族元素の不純物イオンをわずかにイオン注入等によりドープしても良い。また、画素スイッチング用ＴＦＴ３０をｐチャネル型とする場合には、Ｂ（ボロン）、Ｇａ（ガリウム）、Ｉｎ（インジウム）などのIII族元素の不純物イオンをわずかにイオン注入等によりドープしても良い。なお、アモルファスシリコン膜を経ないで、減圧ＣＶＤ法等によりポリシリコン膜１を直接形成しても良い。あるいは、減圧ＣＶＤ法等により堆積したポリシリコン膜１にシリコンイオンを打ち込んで一旦非晶質化（アモルファス化）し、その後アニール処理等により再結晶化させてポリシリコン膜１を形成しても良い。
【００４４】
次に工程（２）に示すように、図２に示したような所定パターンの半導体層１ａを形成する。すなわち、特にデータ線６ａ下で容量線３ｂが形成される領域および走査線３ａに沿って容量線３ｂが形成される領域には、画素スイッチング用ＴＦＴ３０を構成する半導体層１ａから延設された第１蓄積容量電極１ｆを形成する。
【００４５】
次に工程（３）に示すように、画素スイッチング用ＴＦＴ３０を構成する半導体層１ａとともに第１蓄積容量電極１ｆを約９００〜１３００℃の温度、好ましくは約１０００℃の温度により熱酸化することにより、約３０ｎｍの比較的薄い厚さの熱酸化シリコン膜を形成し、さらに減圧ＣＶＤ法等により高温酸化シリコン膜（ＨＴＯ膜）や窒化シリコン膜を約５０ｎｍの比較的薄い厚さに堆積し、多層構造を持つ画素スイッチング用ＴＦＴ３０のゲート絶縁膜となるとともに容量形成用の誘電体膜となる絶縁薄膜２を形成する（図３参照）。この結果、半導体層１ａおよび第１蓄積容量電極１ｆの厚さは、約３０〜１５０ｎｍの厚さ、好ましくは約３５〜５０ｎｍの厚さとなり、絶縁薄膜２の厚さは、約２０〜１５０ｎｍの厚さ、好ましくは約３０〜１００ｎｍの厚さとなる。このように高温熱酸化時間を短くすることにより、特に８インチ程度の大型基板を使用する場合に熱による反りを防止することができる。ただし、ポリシリコン膜１を熱酸化することのみにより、単一層構造を持つ絶縁薄膜２を形成してもよい。
【００４６】
なお、工程（３）において特に限定されないが、第１蓄積容量電極１ｆとなる半導体層部分に、例えば、Ｐイオンをドーズ量約３×１０１２／ｃｍ２でドープして、低抵抗化させてもよい。
【００４７】
次に工程（４）に示すように、減圧ＣＶＤ法等によりポリシリコン膜３を堆積した後、Ｐを熱拡散し、ポリシリコン膜３を導電化する。または、Ｐイオンをポリシリコン膜３の成膜と同時に導入したドープトシリコン膜を用いてもよい。
【００４８】
次に、工程（５）に示すように、ポリシリコン膜３をパターニングし、図２に示したような所定パターンの走査線３ａと容量線３ｂを形成する。これらの走査線３ａおよび容量線３ｂの膜厚は、例えば約３５０ｎｍとする。
【００４９】
次に、図５の工程（６）に示すように、図３に示した画素スイッチング用ＴＦＴ３０をＬＤＤ構造を持つｎチャネル型のＴＦＴとする場合、半導体層１ａに、先ず低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃを形成するために、走査線３ａの一部となるゲート電極を拡散マスクとして、ＰなどのＶ族元素の不純物イオン６０を低濃度で（例えば、Ｐイオンを１×１０１３〜３×１０１３／ｃｍ２のドーズ量にて）ドープする。これにより、走査線３ａ下の半導体層１ａはチャネル領域１ａ’となる。この不純物イオンのドープにより容量線３ｂおよび走査線３ａも低抵抗化される。
【００５０】
続いて、工程（７）に示すように、画素スイッチング用ＴＦＴ３０を構成する高濃度ソース領域１ｄおよび高濃度ドレイン領域１ｅを形成するために、走査線３ａよりも幅の広いマスクでレジスト層６２を走査線３ａ上に形成した後、同じくＰなどのＶ族元素の不純物イオン６１を高濃度で（例えば、Ｐイオンを１×１０１５〜３×１０１５／ｃｍ２のドーズ量にて）ドープする。また、画素スイッチング用ＴＦＴ３０をｐチャネル型とする場合、半導体層１ａに、低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃ並びに高濃度ソース領域１ｄおよび高濃度ドレイン領域１ｅを形成するために、Ｂ（ボロン）などのIII族元素の不純物イオンを用いてドープする。なお、例えば、低濃度の不純物イオンのドープを行わずに、オフセット構造のＴＦＴとしてもよく、走査線３ａの一部であるゲート電極をマスクとして、Ｐイオン、Ｂイオン等を用いたイオン注入技術によりセルフアライン型のＴＦＴとしてもよい。この不純物のドープにより容量線３ｂおよび走査線３ａもさらに低抵抗化される。
【００５１】
また、工程（６）および工程（７）を再度繰り返し、ＢイオンなどのIII族元素の不純物イオンを行うことにより、ｐチャネル型ＴＦＴを形成することができる。これにより、ｎチャネル型ＴＦＴおよびｐチャネル型ＴＦＴから構成される相補型構造を持つ後述するデータ線駆動回路および走査線駆動回路をＴＦＴアレイ基板１０上の周辺部に形成することが可能となる。このように、画素スイッチング用ＴＦＴ３０を構成する半導体層１ａをポリシリコン膜で形成すれば、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の形成時にほぼ同一工程で、データ線駆動回路および走査線駆動回路を形成することができ、製造上有利である。
【００５２】
次に、工程（８）に示すように、画素スイッチング用ＴＦＴ３０における走査線３ａと容量線３ｂを覆うように、例えば、常圧又は減圧ＣＶＤ法等によりＴＥＯＳ（テトラ・エチル・オルソ・シリケート）ガス、ＴＥＢ（テトラ・エチル・ボートレート）ガス、ＴＭＯＰ（テトラ・メチル・オキシ・フォスレート）ガス等を用いて、ＮＳＧ（ノンシリケートガラス）、ＰＳＧ（リンシリケートガラス）、ＢＳＧ（ボロンシリケートガラス）、ＢＰＳＧ（ボロンリンシリケートガラス）などのシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなる第１層間絶縁膜４を形成する。第１層間絶縁膜４の膜厚は、約５００〜１５００ｎｍが好ましい。
【００５３】
次に、工程（９）の段階で、高濃度ソース領域１ｄおよび高濃度ドレイン領域１ｅを活性化するために約１０００℃のアニール処理を２０分程度行った後、データ線６ａに対するコンタクトホール５を、反応性イオンエッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングにより、あるいはウェットエッチングにより形成する。また、走査線３ａや容量線３ｂを図示しない配線と接続するためのコンタクトホールも、コンタクトホール５と同一の工程により第１層間絶縁膜４に開孔する。
【００５４】
次に、図６の工程（１０）に示すように、第１層間絶縁膜４の上に、スパッタリング等により、遮光性のＡｌ等の低抵抗金属や金属シリサイド等を金属膜６として、約１００〜５００ｎｍの厚さ、好ましくは約３００ｎｍに堆積し、さらに工程（１１）に示すように、フォトリソグラフィー工程、エッチング工程等により、金属膜６をパターニングしてデータ線６ａを形成する。
【００５５】
次に、工程（１２）に示すように、データ線６ａ上を覆うように、例えば常圧または減圧ＣＶＤ法やＴＥＯＳガス等を用いて、ＮＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧなどのシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなる第２層間絶縁膜７を形成する。第２層間絶縁膜７の膜厚は、約５００〜１５００ｎｍが好ましい。
【００５６】
次に、工程（１３）の段階において、画素スイッチング用ＴＦＴ３０において、画素電極９ａと高濃度ドレイン領域１ｅとを電気的に接続するためのコンタクトホール８を、反応性イオンエッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングにより形成する。
【００５７】
次に、図７の工程（１４）に示すように、第２層間絶縁膜７の上に、スパッタリング等により、ＩＴＯ膜等の透明導電性薄膜９を、約５０〜２００ｎｍの厚さに堆積し、さらに工程（１５）に示すように、これをパターニングして画素電極９ａを形成する。なお、当該液晶装置を反射型の液晶装置に用いる場合には、Ａｌ等の反射率の高い不透明な材料から画素電極９ａを形成してもよい。
【００５８】
次に、工程（１６）に示すように、全面に配向膜１６としてポリイミド系の水平配向膜（例えば、ＪＳＲのＡＬ１２５４）を、スピンコーターを用いて膜厚５０ｎｍ程度に形成する。その後、フォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いて露光、現像を行い、薬品でリンス洗浄する。
【００５９】
その後、工程（１７）に示すように、アセトン等の有機溶剤を用いてエッチングを行い、配向膜１６のパターニングを行う。パターニング後、残りのフォトレジストを除去し、ＴＦＴアレイ基板１０の非表示領域にのみ配向膜１６を残存させる。続いて、所定のプレティルト角を持つように所定の方向でラビング処理を施すことにより、配向膜１６が形成される。なお、上記の工程順に代えて、全面に配向膜１６を形成し、これにラビング処理を施した後、パターニングを行うようにしても良い。
【００６０】
他方、図３に示した対向基板２０については、ガラス基板等が先ず用意され、第１遮光膜２３および後述の額縁としての第２遮光膜（図９および図１０参照）を、例えば金属クロムをスパッタリングした後、フォトリソグラフィー工程、エッチング工程を経て形成する。なお、これら遮光膜は、Ｃｒ、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｌなどの金属材料の他、カーボンやＴｉをフォトレジストに分散した樹脂ブラックなどの材料から形成してもよい。
【００６１】
その後、対向基板２０の全面にスパッタリング等により、ＩＴＯ等の透明導電性薄膜を、約５０〜２００ｎｍの厚さに堆積することにより、対向電極２１を形成する。さらに、ＴＦＴアレイ基板１０側と同様、対向電極２１の全面に配向膜２２としてポリイミド系の水平配向膜を、スピンコーターを用いて膜厚５０ｎｍ程度に形成する。その後、フォトレジストを塗布し、フォトマスクで露光、現像を行い、薬品で洗浄する。次いで、アセトン等の有機溶剤を用いてエッチングを行い、配向膜２２のパターニングを行う。その後、残りのフォトレジストを除去し、非表示領域にのみ配向膜２２を残存させる。続いて、所定の方向でラビング処理を施すことにより、配向膜２２が形成される。なお、上記の工程順に代えて、全面に配向膜２２を形成し、これにラビング処理を施した後、パターニングを行うようにしても良い。
【００６２】
最後に、上述のように各層が形成されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とをラビング方向が９０°に交差するように配置し、セル厚が４μｍになるようにシール材５２により貼り合わせ、空パネルを作製する。液晶はフッ素系の組成物（Δｎ：０．１１７、Δε：８．９、Ｎ−Ｔ点：９５．７℃）にカイラル剤を添加したものを使用する。ピッチを７０μｍ程度とし、パネル内に封入し、非表示領域のみに配向膜１６、２２が形成された本実施形態の液晶装置を作製する。
【００６３】
なお、本実施形態では、対向基板１０上に基板側から第１遮光膜２３、対向電極２１、配向膜２２の順に設けたため、液晶駆動電圧を高くしなくて済むという利点がある。この構成に代えて、対向電極２１、第１遮光膜２３、配向膜２２の順に設けても良い。その場合、第１遮光膜２３と配向膜２２のパターニングを一括して行うことができ、製造工程の簡略化が図れる、という利点が得られる。
【００６４】
［第２の実施形態の液晶装置の構成］
以下、本発明の第２の実施の形態の液晶装置について図８を参照して説明する。本実施形態の液晶装置も第１の実施形態の液晶装置と同様、非表示領域のみに配向膜を設けたものであってその基本構成はほぼ同様であるが、配向膜の材料の点で第１の実施形態と異なっている。よって、図８において図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６５】
第１の実施形態の液晶装置の場合、配向膜１６，２２としてポリイミド系の高分子樹脂膜を用いたが、本実施の形態の場合、配向膜１７，２４には金属膜と直鎖構造の硫黄化合物分子により形成された単分子膜とを含む垂直配向膜が用いられている。ここでの金属層とは、金、銀、銅、インジウム、ガリウム−砒素等、化学的、物理的に安定な金属によって構成されている。この金属層の膜厚は２ｎｍ以上あればよい。そして、配向膜１７，２４は、金属層上に直鎖構造の単一の硫黄化合物を自己集合化させて形成されている。これら硫黄化合物は、溶液中または揮発条件の下で、金等の金属表面上に自発的に化学吸着し、２次元の結晶構造に近い単分子膜を形成する。また特に、硫黄化合物としてチオール化合物を用いることが望ましい。チオール化合物の中でも、組成式がＣｎＨ２ｎ＋２ＳＨ（ｎは自然数）で表される直鎖のアルカン（alkane）チオール、ＣｎＦ２ｎ＋１ＣｍＨ２ｍＳＨ（ｎ，ｍは自然数）で表されるフッ素化アルカンチオールの化合物が特に好ましい。例えば、ｎ＝１０、ｍ＝１０の場合が挙げられる。配向膜１７，２４の厚さは硫黄化合物の分子量にもよるが、１〜５ｎｍ程度である。
【００６６】
または、金属膜と直鎖構造の異なる複数種類の硫黄化合物または非直鎖構造の硫黄化合物のいずれかにより金属膜表面に形成された分子膜とを含む水平配向膜を用いても良い。水平配向膜も垂直配向膜と同様、自己集合化膜として形成される。水平配向膜を構成する硫黄化合物としては、直鎖構造の異なる複数種類の硫黄化合物、例えばアルカンチオールＣｎＨ２ｎ＋２ＳＨで、ｎの数が異なる複数種類の直鎖のアルカンチオールの混合物が挙げられる。例えば、ｎ＝６としたアルカンチオールとｎ＝１６としたアルカンチオールの混合物である。または、非直鎖構造の硫黄化合物、例えばシステイン（cysteine）にフッ素鎖を導入した誘導体も好ましい。水平配向膜の厚さは硫黄化合物の分子量にもよるが、１〜３ｎｍ程度である。
【００６７】
本実施形態の液晶装置において、ＴＦＴアレイ基板１０の構成は第１の実施形態と同様であるが、対向基板２０側の構成が若干異なっている。すなわち、本実施形態の場合、配向膜２４を構成する金属膜が対向基板２０側から入射される光を遮光するため、第１の実施形態における第１の遮光膜２３を不要とすることができる。したがって、対向基板２０上に対向電極２１が形成され、その上の非表示領域にあたる部分にのみ配向膜２４が形成されている。
【００６８】
本実施形態で用いた配向膜１７，２４は、ラビング処理等の配向処理が不要のために成膜が簡便である、良好な配向特性が得られる、といった利点を有しているものの、金属層が光を透過しないため、従来の表示素子の配向膜には利用できなかった。しかしながら、本実施の形態ではこの配向膜１７，２４を非表示領域のみに設けているので、何ら支障なく上記配向膜を利用することができる。このようにして、透過型の液晶表示装置に本構造を適用することができる。仮に反射電極を備えた反射型の液晶表示装置に利用しようとする場合においても、上記配向膜を表示領域に設ける場合には反射電極に反射率の低い金等の材料を用いることになるが、上記配向膜を非表示領域のみに設けるのであれば、反射電極に金を用いる必要はないため、より反射率の高い金属膜、例えばアルミニウム等を用いることで明るい表示装置を実現することができる。
【００６９】
［第２の実施形態の液晶装置の製造プロセス］
本実施形態の液晶装置の製造プロセスも、図４から図７を用いて説明した実施形態の液晶装置の製造プロセスとほぼ同様であり、配向膜形成工程である図７の工程（１６）以降が異なるのみである。したがって、以下ではこの工程のみを説明する。
【００７０】
図７の工程（１５）で示す画素電極９ａが形成されたＴＦＴアレイ基板１０において、非表示領域を露出させ、表示領域を覆うマスクパターンを上面に形成した後、スパッタ法または蒸着法を用いて金薄膜を形成する。その後、マスクパターンを除去することにより、金薄膜をマスクパターンが形成されていなかった非表示領域のみに選択的に形成することができる。次に、金薄膜が形成された基板をアルキルチオールを数パーセント溶かしたメタノール溶液に浸漬すると、金薄膜表面にチオール化合物が化学吸着して単分子膜が形成され、金−チオールからなる配向膜１７となる。他方、対向基板２０側も同様に配向膜２４を形成し、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを貼り合わせた後、液晶を封入すれば、本実施形態の液晶装置が完成する。
【００７１】
［液晶装置の全体構成］
次に、上記構成の液晶装置の全体構成を図９および図１０を参照して説明する。なお、図９は、ＴＦＴアレイ基板１０をその上に形成された各構成要素とともに対向基板２０の側から見た平面図であり、図１０は、対向基板２０を含めて示す図９のＨ−Ｈ’断面図である。
【００７２】
図９において、ＴＦＴアレイ基板１０の上には、シール材５２がその縁に沿って設けられており、その内側に並行して、例えば第１遮光膜２３と同じかあるいは異なる材料からなる額縁としての第２遮光膜５３が設けられている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路１０１および外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられており、走査線駆動回路１０４がこの一辺に隣接する２辺に沿って設けられている。走査線３ａに供給される走査信号遅延が問題にならないのならば、走査線駆動回路１０４は片側だけでも良いことは言うまでもない。また、データ線駆動回路１０１を画像表示領域の辺に沿って両側に配列してもよい。例えば、奇数列のデータ線６ａは画像表示領域の一方の辺に沿って配設されたデータ線駆動回路から画像信号を供給し、偶数列のデータ線は前記画像表示領域の反対側の辺に沿って配設されたデータ線駆動回路から画像信号を供給するようにしてもよい。このようにデータ線６ａを櫛歯状に駆動するようにすれば、データ線駆動回路の占有面積を拡張することができるため、複雑な回路を構成することが可能となる。さらに、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１０４間をつなぐための複数の配線１０５が設けられている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、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導通材１０６が設けられている。そして、図１０に示すように、図９に示したシール材５２とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板２０が当該シール材５２によりＴＦＴアレイ基板１０に固着されている。
【００７３】
以上、図１から図１０を参照して説明した各実施形態における液晶装置のＴＦＴアレイ基板１０上には、さらに製造途中や出荷時の当該液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。また、データ線駆動回路１０１および走査線駆動回路１０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に設ける代わりに、例えばＴＡＢ（Tape Automated Bonding)基板上に実装された駆動用ＬＳＩに、ＴＦＴアレイ基板１０の周辺部に設けられた異方性導電フィルムを介して電気的および機械的に接続するようにしてもよい。また、対向基板２０の投射光が入射する側およびＴＦＴアレイ基板１０の出射光が出射する側には各々、例えば、ＴＮ（Twisted Nematic)モード、ＶＡ（Vertically  Aligned)モード、ＰＤＬＣ(Polymer Dipersed Liquid Crystal)モード等の動作モードや、ノーマリーホワイトモード／ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光手段などが所定の方向で配置される。
【００７４】
以上説明した各実施形態における液晶装置は、例えばカラー液晶プロジェクタ（投射型表示装置）に適用することができる。その場合、３枚の液晶装置がＲＧＢ用のライトバルブとして各々用いられ、各ライトバルブには各々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。したがって、各実施形態では、対向基板２０に、カラーフィルタは設けられていない。しかしながら、第１遮光膜２３の形成されていない画素電極９ａに対向する所定領域にＲＧＢのカラーフィルタをその保護膜とともに、対向基板２０上に形成してもよい。このようにすれば、液晶プロジェクタ以外の直視型や反射型のカラー液晶テレビなどのカラー液晶装置に各実施形態における液晶装置を適用できる。さらに、対向基板２０上に１画素に１個対応するようにマイクロレンズを形成してもよい。このようにすれば、入射光の集光効率を向上することで、明るい液晶装置が実現できる。さらにまた、対向基板２０上に、何層もの屈折率の相違する干渉層を堆積することで、光の干渉を利用して、ＲＧＢ色を作り出すダイクロイックフィルタを形成してもよい。このダイクロイックフィルタ付対向基板によれば、より明るいカラー液晶装置が実現できる。
【００７５】
また、各画素に設けられるスイッチング素子としては、正スタガ型又はコプラナー型のポリシリコンＴＦＴであるとして説明したが、逆スタガ型のＴＦＴやアモルファスシリコンＴＦＴ等の他の形式のＴＦＴに対しても、各実施形態は有効である。
【００７６】
［電子機器］
上記の液晶装置を用いた電子機器の一例として、投射型表示装置の構成について、図１１を参照して説明する。図１１において、投射型表示装置１１００は、上述した液晶装置を３個用意し、夫々ＲＧＢ用の液晶装置９６２Ｒ、９６２Ｇおよび９６２Ｂとして用いた投射型液晶装置の光学系の概略構成図を示す。本例の投射型表示装置の光学系には、光源装置９２０と、均一照明光学系９２３が採用されている。そして、投射型表示装置は、この均一照明光学系９２３から出射される光束Ｗを赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に分離する色分離手段としての色分離光学系９２４と、各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂを変調する変調手段としての３つのライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂと、変調された後の色光束を再合成する色合成手段としての色合成プリズム９１０と、合成された光束を投射面１００の表面に拡大投射する投射手段としての投射レンズユニット９０６を備えている。また、青色光束Ｂを対応するライトバルブ９２５Ｂに導く導光系９２７をも備えている。
【００７７】
均一照明光学系９２３は、２つのレンズ板９２１、９２２と反射ミラー９３１を備えており、反射ミラー９３１を挟んで２つのレンズ板９２１、９２２が直交する状態に配置されている。均一照明光学系９２３の２つのレンズ板９２１、９２２は、それぞれマトリクス状に配置された複数の矩形レンズを備えている。光源装置９２０から出射された光束は、第１のレンズ板９２１の矩形レンズによって複数の部分光束に分割される。そして、これらの部分光束は、第２のレンズ板９２２の矩形レンズによって３つのライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂ付近で重畳される。したがって、均一照明光学系９２３を用いることにより、光源装置９２０が出射光束の断面内で不均一な照度分布を有している場合でも、３つのライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂを均一な照明光で照明することが可能となる。
【００７８】
各色分離光学系９２４は、青緑反射ダイクロイックミラー９４１と、緑反射ダイクロイックミラー９４２と、反射ミラー９４３から構成される。まず、青緑反射ダイクロイックミラー９４１において、光束Ｗに含まれている青色光束Ｂおよび緑色光束Ｇが直角に反射され、緑反射ダイクロイックミラー９４２の側に向かう。赤色光束Ｒはこのミラー９４１を通過して、後方の反射ミラー９４３で直角に反射されて、赤色光束Ｒの出射部９４４から色合成プリズム９１０の側に出射される。
【００７９】
次に、緑反射ダイクロイックミラー９４２において、青緑反射ダイクロイックミラー９４１において反射された青色、緑色光束Ｂ、Ｇのうち、緑色光束Ｇのみが直角に反射されて、緑色光束Ｇの出射部９４５から色合成光学系の側に出射される。緑反射ダイクロイックミラー９４２を通過した青色光束Ｂは、青色光束Ｂの出射部９４６から導光系９２７の側に出射される。本例では、均一照明光学素子の光束Ｗの出射部から、色分離光学系９２４における各色光束の出射部９４４、９４５、９４６までの距離がほぼ等しくなるように設定されている。
【００８０】
色分離光学系９２４の赤色、緑色光束Ｒ、Ｇの出射部９４４、９４５の出射側には、それぞれ集光レンズ９５１、９５２が配置されている。したがって、各出射部から出射した赤色、緑色光束Ｒ、Ｇは、これらの集光レンズ９５１、９５２に入射して平行化される。
【００８１】
このように平行化された赤色、緑色光束Ｒ、Ｇは、ライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇに入射して変調され、各色光に対応した画像情報が付加される。すなわち、これらの液晶装置は、図示しない駆動手段によって画像情報に応じてスイッチング制御されて、これにより、ここを通過する各色光の変調が行われる。一方、青色光束Ｂは、導光系９２７を介して対応するライトバルブ９２５Ｂに導かれ、ここにおいて、同様に画像情報に応じて変調が施される。なお、本例のライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂは、それぞれさらに入射側偏光手段９６０Ｒ、９６０Ｇ、９６０Ｂと、出射側偏光手段９６１Ｒ、９６１Ｇ、９６１Ｂと、これらの間に配置された液晶装置９６２Ｒ、９６２Ｇ、９６２Ｂとからなる液晶ライトバルブである。
【００８２】
導光系９２７は、青色光束Ｂの出射部９４６の出射側に配置した集光レンズ９５４と、入射側反射ミラー９７１と、出射側反射ミラー９７２と、これらの反射ミラーの間に配置した中間レンズ９７３と、ライトバルブ９２５Ｂの手前側に配置した集光レンズ９５３とから構成されている。集光レンズ９４６から出射された青色光束Ｂは、導光系９２７を介して液晶装置９６２Ｂに導かれて変調される。各色光束の光路長、すなわち、光束Ｗの出射部から各液晶装置９６２Ｒ、９６２Ｇ、９６２Ｂまでの距離は青色光束Ｂが最も長くなり、したがって、青色光束の光量損失が最も多くなる。しかし、導光系９２７を介在させることにより、光量損失を抑制することができる。
【００８３】
各ライトバルブ９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂを通って変調された各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂは、色合成プリズム９１０に入射され、ここで合成される。そして、この色合成プリズム９１０によって合成された光が投射レンズユニット９０６を介して所定の位置にある投射面１００の表面に拡大投射されるようになっている。
【００８４】
本例において、液晶装置９６２Ｒ、９６２Ｇ、９６２Ｂは、非表示領域のみに配向膜が設けられたものであるが、液晶装置をライトバルブに用いる場合、一般に画素の寸法が数十μｍ程度であり、開口率もそれ程大きくないため、非表示領域のみの配向膜で液晶全体を充分に配向させることができ、本発明の液晶装置を採用するのに好適である。さらに、液晶装置を投射型表示装置のライトバルブに用いる場合、直視型液晶表示装置として用いる場合に比べて入射光の強度が高く、配向膜の劣化が顕著に起こりやすい。その点からも、非表示領域のみに配向膜を設け、配向膜の劣化に起因する表示不良の発生を低減した本発明の液晶装置の採用により、長時間の使用によっても表示品位の高い投射型表示装置を実現することができる。
【００８５】
【実施例】
本発明者は、本発明の液晶装置の効果を実証する実験を行った。以下、この実験結果について説明する。
【００８６】
実施例として、第１の実施形態で示した液晶パネルを作製し、パネルの印加電圧と光の透過率との関係を測定した。この際、まずパネル作製直後に初期状態での特性を測定し、その後、パネルに１０（１ｍ／ｍｍ２）の光束の光を２００時間照射してエージングを行い、エージング後に再度特性を測定した。一方、従来例として、基板全面に配向膜を形成した以外は第１の実施形態の液晶パネルと同一の液晶パネルを作製し、初期状態とエージング後に同様な測定を行った。
【００８７】
図１２および図１３は上記の測定結果を示すものであり、図１２は実施例のパネルの測定結果、図１３は従来例のパネルの測定結果を示している。図中、実線で示した曲線は初期状態、破線で示した曲線はエージング後の特性をそれぞれ示している。なお、横軸、縦軸それぞれのスケールは標準化して相対的に示してある。図１３に示すように、従来例のパネルの場合、初期状態の特性に比べてエージング後の特性は、印加電圧の変化に対する透過率の変化が小さくなっており、これはエージング後に液晶の配向状態が異常を来していることを示している。これに対して、図１２に示すように、実施例のパネルの場合、初期状態の特性とエージング後の特性にそれ程変化がなく、エージング後にも液晶の配向不良がほとんど生じていないことを示している。このように、非表示領域のみに配向膜を形成した本発明の液晶装置によれば、長時間の使用によっても配向膜劣化に伴う表示不良の発生が充分に抑制できることが実証された。
【００８８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の液晶装置によれば、配向膜を全面に設けた従来の構成に代えて、一部の領域、特に非表示領域にのみ配向膜を設けたことにより、配向膜形成時の初期不良、長時間使用時の劣化不良が抑制され、液晶の配向異常による表示不良の発生を充分に防止することができる。そして、本液晶装置の採用により、表示品位の高い投射型表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の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の複数の画素に設けられた各種素子、配線等の等価回路を示す図である。
【図２】  同、液晶装置のＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群を示す平面図である。
【図３】  図２のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】  同、液晶装置の製造プロセスを順を追って示す工程断面図である。
【図５】  同、工程断面図の続きである。
【図６】  同、工程断面図の続きである。
【図７】  同、工程断面図の続きである。
【図８】  本発明の第２の実施形態の液晶装置を示す断面図である。
【図９】  各実施形態の液晶装置のＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図である。
【図１０】  図９のＨ−Ｈ’断面図である。
【図１１】  液晶装置を用いた電子機器の一例である投射型表示装置の概略構成図である。
【図１２】  本発明の効果を実証する実験結果を示す図であり、実施例の液晶パネルの印加電圧−透過率特性を示すグラフである。
【図１３】  同、従来例の液晶パネルの印加電圧−透過率特性を示すグラフである。
【図１４】  従来の液晶装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
３ａ  走査線
６ａ  データ線
９ａ  画素電極
１０  ＴＦＴアレイ基板
１６，１７，２２，２４  配向膜
２０  対向基板
２１  対向電極
３０  画素スイッチング用ＴＦＴ
５０  液晶層
【図１】
0003823625.tif 000002
【図２】
0003823625.tif 000003
【図３】
0003823625.tif 000004
【図４】
0003823625.tif 000005
【図５】
0003823625.tif 000006
【図６】
0003823625.tif 000007
【図７】
0003823625.tif 000008
【図８】
0003823625.tif 000009
【図９】
0003823625.tif 000010
【図１０】
0003823625.tif 000011
【図１１】
0003823625.tif 000012
【図１２】
0003823625.tif 000013
【図１３】
0003823625.tif 000014
【図１４】
0003823625.tif 000015