JP2021184028A - 液晶装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】表示品位の低下が抑制された液晶装置、および電子機器を提供すること。
【解決手段】液晶装置は、液晶分子を含む液晶層と、前記液晶層に電界を印加する電極と、を備え、前記電極は、前記液晶層の厚さ方向に対して傾斜する複数のカラムを含む。好ましくは、前記電極と前記液晶層との間に、前記電極に接触するコンフォーマルな絶縁膜をさらに備え、前記絶縁膜の材料は、無機材料である。好ましくは、前記電極を備える第１基板と、前記第１基板に対して前記液晶層を介して配置される第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間の距離を規定するスペーサーと、を備え、前記絶縁膜の一部は、前記スペーサーの表面に配置される。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶装置および電子機器に関する。

プロジェクター等の電子機器には、例えば、画素ごとに光学的特性を変更可能な液晶装置が用いられる。

特許文献１に記載の液晶装置は、画素電極が設けられた第１基板と、共通電極が設けられた第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを備える。第１基板の画素電極上および第２基板の共通電極上のそれぞれには、液晶層が有する液晶分子を配向させる配向膜が配置される。

特開２０１０−１９７６５８号公報

配向膜は、一般的に斜方蒸着により形成される。配向膜を電極の上層に形成する場合、電極の段差等が影となり、電極の一部が配向膜で覆われずに液晶層に露出するおそれがある。電極の液晶層への露出は、液晶の寿命に悪影響を与えるおそれがある。この結果、表示品位の低下を招くおそれがある。

本発明の液晶装置の一態様は、液晶分子を含む液晶層と、前記液晶層に電界を印加する電極と、を備え、前記電極は、前記液晶層の厚さ方向に対して傾斜する複数のカラムを含む。

本発明の電子機器の一態様は、前述の液晶装置と、前記液晶装置の動作を制御する制御部と、を有する。

第１実施形態に係る液晶装置の平面図である。 図１に示す液晶装置のＡ−Ａ線における断面図である。 図１の第１基板の電気的な構成を示す等価回路図である。 図２の液晶装置の一部を拡大した図である。 図４の第１基板の平面図である。 図４の画素電極および第１絶縁膜を示す図である。 図４の画素電極を模式的に拡大して示す図である。 第２実施形態の画素電極の断面図である。 第３実施形態の画素電極および導通部の断面図である。 第４実施形態の液晶装置の一部を拡大した図である。 図１０の第１基板の平面図である。 電子機器の一例であるパーソナルコンピューターを示す斜視図である。 電子機器の一例であるスマートフォンを示す平面図である。 電子機器の一例であるプロジェクターを示す模式図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法または縮尺は実際と適宜に異なり、理解を容易にするために模式的に示す部分もある。また、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。

１．液晶装置
１Ａ．第１実施形態
１Ａ−１．基本構成
図１は、第１実施形態に係る液晶装置１００の平面図である。図２は、図１に示す液晶装置１００のＡ−Ａ線における断面図である。なお、図１では、第２基板３の図示を省略する。また、以下では、説明の便宜上、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜用いて説明する。また、Ｘ軸に沿う一方向をＸ１方向と表記し、Ｘ１方向とは反対の方向をＸ２方向と表記する。同様に、Ｙ軸に沿う一方向をＹ１方向と表記し、Ｙ１方向とは反対の方向をＹ２方向と表記する。Ｚ軸に沿う一方向をＺ１方向と表記し、Ｚ１方向とは反対の方向をＺ２方向と表記する。また、以下では、＋Ｚ方向または−Ｚ方向に見ることを「平面視」とし、Ｚ軸を含む断面に対して垂直方向からを見ることを「断面視」とする。

図１および図２に示す液晶装置１００は、アクティブマトリクス駆動方式の透過型の液晶表示装置である。図２に示すように、液晶装置１００は、透光性を有する第１基板２と、透光性を有する第２基板３と、枠状のシール部材４と、液晶層５とを有する。第１基板２、液晶層５および第２基板３は、この順にＺ１方向に並ぶ。第２基板３は、第１基板２に対して液晶層５を介して配置される。また、図１に示す液晶装置１００の平面視での形状は四角形であるが、例えば円形であってもよい。

図２に示すように、第１基板２は、後述の複数のＴＦＴ（Thin Film Transistor）を有する素子基板である。第１基板２は、基体２１と、積層体２２と、複数の画素電極２３と、第１絶縁膜２５とを有する。また、図示はしないが、第１基板２は、複数の画素電極２３を平面視で囲む複数のダミー画素電極を有する。画素電極２３は「電極」の例示であり、第１絶縁膜２５は「絶縁膜」の例示である。

第２基板３は、第１基板２に対向して配置される対向基板である。第２基板３は、基体３１と、下地膜３２と、対向電極３３と、第２絶縁膜３４とを有する。また、図示はしないが、第２基板３は、平面視で複数の画素電極２３を囲む遮光性の見切りを有する。「遮光性」とは、可視光に対する遮光性を意味し、好ましくは、可視光の透過率が５０％未満であることをいい、より好ましくは、１０％以下であることをいう。対向電極３３は「電極」の例示であり、第２絶縁膜３４は「絶縁膜」の例示である。

画素電極２３および対向電極３３のそれぞれは、液晶層５に電界を印加するための電極であり、かつ、液晶層５が有する液晶分子を配向させる機能を有する。なお、第１基板２および第２基板３の詳細な構成については、後で説明する。

シール部材４は、第１基板２と第２基板３との間に配置される。シール部材４は、例えばエポキシ樹脂等の各種硬化性樹脂を含む接着剤等を用いて形成される。シール部材４は、ガラス等の無機材料で構成されるギャップ材を含んでもよい。シール部材４は、第１基板２および第２基板３のそれぞれに対して固着される。

液晶層５は、第１基板２、第２基板３およびシール部材４によって囲まれる領域内に配置される。液晶層５は、複数の画素電極２３と対向電極３３との間に配置され、電界に応じて光学的特性が変化する。液晶層５は、正または負の誘電異方性を有する液晶分子を含む。液晶分子の配向は、液晶層５に印加される電圧に応じて変化する。液晶層５は、印加される電圧に応じて光を変調することで階調表示を可能とする。

図１に示すように、第１基板２には、複数の走査線駆動回路１１と信号線駆動回路１２と複数の外部端子１３とが配置される。複数の外部端子１３の一部は、図示しないが、走査線駆動回路１１または信号線駆動回路１２から引き回される配線に接続される。また、複数の外部端子１３は、共通電位が印加させる端子を含む。当該端子は、図示しない配線および導通材を介して、第２基板３の対向電極３３に電極的に接続される。

かかる液晶装置１００は、画像を表示する表示領域Ａ１０と、平面視で表示領域Ａ１０の外側に位置する周辺領域Ａ２０と有する。表示領域Ａ１０には、行列状に配列される複数の画素Ｐが設けられる。複数の画素Ｐに対して複数の画素電極２３が１対１で配置される。周辺領域Ａ２０は、平面視で表示領域Ａ１０を囲む。周辺領域Ａ２０には、走査線駆動回路１１および信号線駆動回路１２等が配置される。

本実施形態では、液晶装置１００は、透過型である。このため、例えば、第２基板３に入射した光が第１基板２から出射される間に変調することにより、画像が表示される。なお、例えば、第１基板２に入射した光が第２基板３ら出射される間に変調することにより、画像が表示されてもよい。また、液晶装置１００は、反射型であってもよい。この場合、例えば、対向電極３３が透光性を有し、かつ画素電極２３が反射性を有する。反射型の場合、第２基板３に入射した光が画素電極２３で反射し、再び第２基板３から出射される間で変調されることにより、画像が表示される。なお、「透光性」とは、可視光に対する透過性を意味し、好ましくは可視光の透過率が５０％以上であることをいう。

また、液晶装置１００は、例えば、後述するパーソナルコンピューターおよびスマートフォン等のカラー表示を行う表示装置に適用される。当該表示装置に適用される場合、液晶装置１００に対してカラーフィルターが適宜用いられる。また、液晶装置１００は、例えば、後述する投射型のプロジェクターに適用される。この場合、液晶装置１００は、ライトバルブとして機能する。なお、この場合、液晶装置１００に対してカラーフィルターが省略される。

１Ａ−２．第１基板２の電気的な構成
図３は、図１の第１基板２の電気的な構成を示す等価回路図である。第１基板２の積層体２２には、図３に示す複数のトランジスター２４とｎ本の走査線２４１とｍ本の信号線２４２とｎ本の容量線２４３とが設けられる。ｎおよびｍはそれぞれ２以上の整数である。ｎ本の走査線２４１とｍ本の信号線２４２との各交差に対応してトランジスター２４が配置される。各トランジスター２４は、例えばスイッチング素子として機能するＴＦＴである。各トランジスター２４は、ゲート、ソースおよびドレインを含む。

ｎ本の走査線２４１のそれぞれはＸ１方向に延在し、ｎ本の走査線２４１はＹ２方向に等間隔で並ぶ。ｎ本の走査線２４１のそれぞれは、対応する複数のトランジスター２４のゲートに電気的に接続される。ｎ本の走査線２４１は、図１に示す走査線駆動回路１１に電気的に接続される。１〜ｎ本の走査線２４１には、走査線駆動回路１１から走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、およびＧｎが線順次で供給される。

図３に示すｍ本の信号線２４２のそれぞれはＹ２方向に延在し、ｍ本の信号線２４２はＸ１方向に等間隔で並ぶ。ｍ本の信号線２４２のそれぞれは、対応する複数のトランジスター２４のソースに電気的に接続される。ｍ本の信号線２４２は、図１に示す信号線駆動回路１２に電気的に接続される。１〜ｍ本の信号線２４２には、信号線駆動回路１２から画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、およびＳｍが並行に供給される。

図３に示すｎ本の走査線２４１とｍ本の信号線２４２とは、互いに電気的に絶縁されており、平面視で格子状に配置される。隣り合う２つの走査線２４１と隣り合う２つの信号線２４２とで囲まれる領域が画素Ｐに対応する。各画素電極２３は、対応するトランジスター２４のドレインに電気的に接続される。

ｎ本の容量線２４３のそれぞれはＸ１方向に延在し、ｎ本の容量線２４３はＹ２方向に等間隔で並ぶ。また、ｎ本の容量線２４３は、ｍ本の信号線２４２およびｎ本の走査線２４１に対して電気的に絶縁されており、これらに対して間隔をもって配置される。各容量線２４３には、グランド電位等の固定電位が印加される。ｎ本の容量線２４３のそれぞれは、対応する複数の蓄積容量２４４に電気的に接続される。各蓄積容量２４４は、画素電極２３の電位を保持するための容量素子である。なお、複数の蓄積容量２４４は、複数の画素電極２３に１対１で電気的に接続される。複数の蓄積容量２４４は、複数のトランジスター２４のドレインに１対１で電気的に接続される。

走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、およびＧｎが順次アクティブとなり、ｎ本の走査線２４１が順次選択されると、選択される走査線２４１に接続されるトランジスター２４がオン状態となる。すると、ｍ本の信号線２４２を介して表示すべき階調に応じた大きさの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、およびＳｍが、選択される走査線２４１に対応する画素Ｐに取り込まれ、画素電極２３に印加される。これにより、画素電極２３と図２に対向電極３３との間に形成される液晶容量に、表示すべき階調に応じた電圧が印加され、印加される電圧に応じて液晶分子の配向が変化する。また、蓄積容量２４４によって、印加される電圧が保持される。このような液晶分子の配向の変化によって光が変調され階調表示が可能となる。

１Ａ−３．第２基板３
図４は、図２の液晶装置１００の一部を拡大した図である。以下の説明では、Ｚ１方向を上方とし、Ｚ２方向を下方として説明する。

図４に示すように、第２基板３は、基体３１と下地膜３２と対向電極３３と第２絶縁膜３４とを有する。基体３１、下地膜３２、対向電極３３および第２絶縁膜３４は、この順に積層される。第２絶縁膜３４が液晶層５の最も近くに配置される。

基体３１は、透光性および絶縁性を有する平板である。基体３１は、例えば、ガラス板または石英板である。下地膜３２は、透光性および絶縁性を有する。下地膜３２は、例えば、シリコン酸窒化膜またはシリコン酸化膜である。

対向電極３３は、透光性および導電性を有する。対向電極３３は、平板状であり、平面視で液晶層５の全域と重なる。第２絶縁膜３４は、透光性および絶縁性を有する。第２絶縁膜３４は、対向電極３３と液晶層５との間に配置され、対向電極３３に接触する。第２絶縁膜３４は、対向電極３３の液晶層５側の面を覆うように配置されており、平面視で対向電極３３と重なる。

１Ａ−４．第１基板２
図４に示すように、第１基板２は、基体２１と積層体２２と複数の画素電極２３と第１絶縁膜２５と複数のトランジスター２４とを有する。さらに、第１基板２は、遮光部２４０を有する。遮光部２４０は、図３に示す各種配線等を含む。基体２１、積層体２２、複数の画素電極２３および第１絶縁膜２５は、この順に積層される。第１絶縁膜２５が液晶層５の最も近くに配置される。

基体２１は、透光性および絶縁性を有する平板である。基体２１は、例えば、ガラス板または石英板である。積層体２２は、透光性および絶縁性を有する。積層体２２は、複数の絶縁層２２１、２２２、２２３、２２４および２２５を有する。絶縁層２２１、２２２、２２３、２２４および２２５は、基体２１から複数の画素電極２３に向けてこの順に積層される。積層体２２の各層の材料は、例えば、酸窒化ケイ素および酸化ケイ素等の無機材料である。

複数のトランジスター２４および遮光部２４０は、積層体２２の層間に配置される。また、複数のトランジスター２４および遮光部２４０は、積層体２２のうち光が通過する領域を避けて配置される。なお、図４では、遮光部２４０の全ては図示されず、遮光部２４０が有する配線等の一部が模式的に図示される。また、図４ではトランジスター２４は模式的に図示される。

複数のトランジスター２４は、断面視で遮光部２４０が有する配線等の間に配置される。トランジスター２４は、例えば、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有する半導体層と、ゲート絶縁層と、ゲート電極とを有する。

遮光部２４０は、図３に示す各種配線等を含む遮光性の膜の集合体である。図４では、信号線２４２が図示される。また、遮光部２４０は、各種配線またはトランジスター２４に接続される各種電極を含む。図４では、当該各種電極の例として、複数の中継電極２４５および複数の導通部２４６が図示される。各中継電極２４５は、対応するトランジスター２４のドレインに電気的に接続される。また、各中継電極２４５は、対応する画素電極２３に導通部２４６を介して接続される。また、遮光部２４０は、トランジスター２４への光の入射を防ぐため、複数の遮光膜２４７を有する。

遮光部２４０が有する配線等は、例えば、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）およびアルミニウム（Ａｌ）等の金属、金属シリサイド、または金属化合物を用いて形成される。

積層体２２上には、複数の画素電極２３が配置される。積層体２２の液晶層５側の面は、複数の画素電極２３に接触する接触面２２９である。接触面２２９は、ほぼ平坦な面である。また、積層体２２は、例えばＢＳＧ（borosilicate glass）等のガラスを含む層を有してもよい。当該層を有する場合、当該層が接触面２２９を有する。

本実施形態では、画素電極２３は、透光性および導電性を有する。画素電極２３は、前述のように画素Ｐごとに設けられる。また、第１絶縁膜２５は、透光性および絶縁性を有する。第１絶縁膜２５は、複数の画素電極２３と液晶層５との間に配置され、複数の画素電極２３に接触する。第１絶縁膜２５は、各画素電極２３の液晶層５側の面を覆うように配置されており、平面視で複数の画素電極２３と重なる。

図５は、図４の第１基板２の平面図である。図５では、第１絶縁膜２５の図示が省略される。図５に示すように、複数の画素電極２３は、互いに離間し、Ｘ１方向およびＹ２方向に行列状に配置される。また、積層体２２の接触面２２９は、画素電極２３が配置されていない格子状の遮光領域Ａ０を有する。詳細な図示はしないが、遮光領域Ａ０は、平面視で遮光部２４０と重なる。よって、遮光部２４０は、平面視でほぼ格子状である。また、トランジスター２４および中継電極２４５は平面視で遮光領域Ａ０の交差部分に重なる。

なお、前述の第２基板３および第１基板２のそれぞれは、図４および図５に示す各要素以外の要素をさらに有してもよい。例えば、第２基板３または第１基板２は、光を収束または発散させるマイクロレンズアレイを有してもよい。マイクロレンズアレイを備えることで、光の利用効率をさらに高めることができるため、より明るい液晶装置１００を実現することができる。

１Ａ−５．画素電極２３および第１絶縁膜２５
図６は、図４の画素電極２３および第１絶縁膜２５を示す図である。図７は、図６に示す画素電極２３を模式的に拡大して示す図である。なお、以下では、画素電極２３を代表して説明し、対向電極３３の画素電極２３と同様の要素については適宜説明を省略する。

図６に示す画素電極２３は、前述のように、液晶層５に電界を印加するための電極である。また、画素電極２３は、液晶層５の液晶分子を配向させ、液晶分子のプレチルト角の制御に寄与する。画素電極２３は、斜方蒸着により成膜された斜方蒸着膜である。なお、斜方蒸着は、第１基板２等の被蒸着物の表面に対して蒸着物質を斜めに入射させる方法である。

画素電極２３は、平面ｐおよび側面ｓを含む。平面ｐおよび側面ｓは、第１絶縁膜２５で覆われており、第１絶縁膜２５に接触している。

画素電極２３は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）およびＦＴＯ（Fluorine-doped tin oxide）等の透明導電材料を含む。なお、画素電極２３および対向電極３３の材料は、互いに等しくても異なっていてもよい。

複数の画素電極２３は、斜方蒸着により積層体２２上に導電膜を形成した後、当該導電膜をパターニングすることにより、形成される。斜方蒸着では、例えば、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法が用いられる。ＰＶＤ法としては、電子ビーム式および抵抗加熱式等のイオンビームを用いない真空蒸着法、スパッタリング法、ならびにイオンプレーティング法が挙げられる。

図７に示すように、斜方蒸着膜である画素電極２３は、柱状の結晶である複数のカラム２３０を有する。カラム２３０は、蒸着物質の分子間の相互作用による分子の凝集により形成される。カラム２３０の長軸Ｏ１は、接触面２２９に対して傾斜している。また、カラム２３０の長軸Ｏ１は、液晶層５の厚さ方向に沿った線分Ａに対して角度θで傾斜している。線分Ａは、Ｚ軸に平行である。なお、対向電極３３も画素電極２３と同様にカラム２３０を有する。

画素電極２３が液晶層５の厚さ方向に対して傾斜する複数のカラム２３０を含むため、画素電極２３は液晶分子を配向させる機能を有する。このため、従来のように画素電極２３上に斜方蒸着により形成された配向膜を形成しなくて済む。従来のように画素電極２３上に斜方蒸着で配向膜を形成すると、画素電極２３の段差が影となり、画素電極２３の一部が配向膜で覆われずに露出するおそれがある。これに対し、本実施形態では、画素電極２３が配向膜として機能するので、斜方蒸着によって当該配向膜を形成することにより発生し得る画素電極２３の一部が露出するという問題が生じない。よって、画素電極２３の一部が液晶層５に露出することにより液晶層５の寿命に悪影響が生じるおそれを抑制することができる。したがって、液晶装置１００の表示品位の低下のおそれを抑制することができる。

また、前述のように、画素電極２３は、ほぼ平坦な接触面２２９上に形成される。ほぼ平坦な接触面２２９上に画素電極２３が形成されることで、画素電極２３の均質化、および画素電極２３厚さ方向の緻密化を高めることができる。よって、液晶分子の配向規制力の向上を図ることができる。

なお、角度θの具体的な値は特に限定されず、液晶分子のプレチルト角に応じて設定される。また、カラム２３０の密度および幅は特に限定されない。また、複数のカラム２３０で構成される層は、１層に限定されず、Ｚ１方向に複数積層させてもよい。

図６に示すように、画素電極２３には、導通部２４６が電気的に接続される。導通部２４６は、中継電極２４５と画素電極２３とを直接的に接続する。また、中継電極２４５は、前述のように、トランジスター２４と画素電極２３との電気的な接続のために用いられる。

導通部２４６は、絶縁層２２５に形成された孔であるコンタクトホール２２０に配置される。導通部２４６は、柱状のプラグであり、コンタクトホール２２０を埋めている。本実施形態では、導通部２４６は画素電極２３とは別材料であり、互いに別体で形成されている。なお、前述の画素電極２３は、導通部２４６を形成した後に、積層体２２上に導通部２４６および接触面２２９に接触するよう形成される。

導通部２４６の形状が柱状であることで、コンタクトホール２２０の内壁面に沿った形状である場合に比べ、導通部２４６に欠損が発生することが抑制される。

なお、例えば、導通部２４６と画素電極２３とが同一材料であって、これらが一体で形成される場合、導通部２４６は画素電極２３と同様に、斜方蒸着で形成される。コンタクトホール２２０のアスペクト比が高い場合、斜方蒸着によりコンタクトホール２２０の内壁面に導通部２４６を形成すると、当該内壁面の一部が影となり、当該内壁面の一部に導通部２４６が成膜されない部分が生じるおそれがある。よって、導通部２４６の欠損が発生するおそれがある。

また、導通部２４６の形状が柱状であることで、導通部２４６の形状がコンタクトホール２２０の内壁面に沿った形状である場合に比べ、導通部２４６の配置スペースを小さくすることができる。このため、開口率の低下を抑制することができる。

導通部２４６の材料としては、特に限定されないが、例えば、タングステン等の金属、金属窒化物、または金属シリサイドが挙げられる。特に、導通部２４６は、タングステンを含むことが好ましい。タングステンを含むことで、アスペクト比が高い柱状の導通部２４６であっても簡単に形成することができる。また、タングステンは耐熱性に優れるため、第１基板２の製造時のおける熱処理により、導通部２４６が変質することが抑制される。

導通部２４６は、単一材料で構成されてもよいし、複数の材料を含んでいてもよい。例えば、導通部２４６は、タングステンを主とする層とタングステンナイトライドを含む層との積層構造であってもよい。なお、導通部２４６の形状は、コンタクトホール２２０の内壁面に沿った形状としてもよい。

図６に示す第１絶縁膜２５は、平面ｐおよび側面ｓを含む画素電極２３の表面に沿った膜、すなわちコンフォーマルな膜である。第１絶縁膜２５は、複数の画素電極２３を覆うように、複数の画素電極２３上に配置される。また、第１絶縁膜２５の一部は、積層体２２の遮光領域Ａ０に配置される。したがって、第１絶縁膜２５は、複数の画素電極２３および積層体２２に接触する。

かかる第１絶縁膜２５は、複数の画素電極２３を保護する。よって、第１絶縁膜２５が複数の画素電極２３上に配置されることで、画素電極２３の液晶層５への接触を防ぐことができる。

また、前述のように、画素電極２３は配向膜として機能する。このため、第１絶縁膜２５を斜方蒸着でない通常の角度での蒸着法で形成することができる。それゆえ、画素電極２３の段差が影になることによって画素電極２３の一部が第１絶縁膜２５で覆われずに露出するおそれを低減することができる。したがって、画素電極２３の液晶層５への接触を防ぐことができる。

第１絶縁膜２５の材料は、例えば、二酸化ケイ素等の酸化ケイ素、酸化アルミニウム、およびフッ化マグネシウム等の無機材料である。第１絶縁膜２５が無機材料で形成されることで、液晶層５中に樹脂成分が侵入するおそれが回避される。このため、有機汚染による誤作動等の不具合の発生を防ぐことができる。なお、第１絶縁膜２５および第２絶縁膜３４の材料は、互いに等しくても異なっていてもよい。また、第１絶縁膜２５は、疎水性を付与する表面処理を施してもよい。表面処理では、無機材料からなる第１絶縁膜２５の表面にシラン化合物（シランカップリング剤）を接触させて、第１絶縁膜２５の表面におけるシラノール基とシラン化合物（シランカップリング剤）との脱水反応により、カップリング処理を行い第１絶縁膜２５上に疎水膜を形成する。

第１絶縁膜２５の厚さは、特に限定されないが、好ましくは画素電極２３の厚さよりも薄い。第１絶縁膜２５の厚さは、画素電極２３が液晶層５に直接接触するのを防ぐことができる厚さで充分である。また、第１絶縁膜２５の厚さが画素電極２３の厚さよりも薄いことで、第１絶縁膜２５が設けられることによる画素電極２３の液晶分子を配向させる機能の低下を抑制することができる。

第１絶縁膜２５は、例えば、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）法またはＡＬＤ（atomic layer deposition）法を用いて形成される。特に、ＡＬＤ法を用いることで、ＣＶＤ法を用いる場合に比べ、緻密かつ平坦な膜を形成することができる。よって、薄膜で被覆率の高い膜を形成することができる。

第１絶縁膜２５によるサイドカバレッジは、特に限定されないが、好ましくは３０％以上であり、より好ましくは８０％以上である。第１絶縁膜２５のボトムカバレッジは、特に限定されないが、好ましくは３０％以上であり、より好ましくは８０％である。サイドカバレッジまたはボトムカバレッジが上記数値以上であることで、画素電極２３の液晶層５への露出を長期間、より確実に抑制することができる。特に、サイドカバレッジが上記範囲以上であることで、画素電極２３の液晶層５への露出をより確実に抑制することができるので、液晶層５の寿命への悪影響を特に効果的に抑制することができる。

サイドカバレッジは、厚さｄ１に対する厚さｄ２の比率である。すなわち、サイドカバレッジは、（ｄ２／ｄ１）×１００で表される。厚さｄ１は、画素電極２３の平面ｐにおける第１絶縁膜２５の膜厚である。厚さｄ２は、画素電極２３の側面ｓにおける第１絶縁膜２５の膜厚である。また、ボトムカバレッジは、厚さｄ１に対する厚さｄ３の比率である。すなわち、ボトムカバレッジは、（ｄ３／ｄ１）×１００で表される。厚さｄ３は、遮光領域Ａ０における積層体２２上の第１絶縁膜２５の膜厚である。なお、平面ｐは、Ｘ−Ｙ軸に沿った面であり、側面ｓはＺ軸に沿った面である。

以上説明したように、本実施形態によれば、液晶装置１００が、カラム２３０を含む画素電極２３を備えるため、斜方蒸着により形成された配向膜を画素電極２３上に形成することにより生じる問題が発生しない。よって、表示品位に優れる液晶装置１００を提供することができる。

１Ｂ．第２実施形態
第２実施形態を説明する。なお、以下の各例示において機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図８は、第２実施形態の画素電極２３Ａの断面図である。本実施形態では、第１基板２Ａが有する画素電極２３Ａが第１実施形態の画素電極２３と異なる。以下では画素電極２３Ａについて、第１実施形態の画素電極２３と異なる事項を説明し、同様の事項の説明は省略する。なお、画素電極２３Ａを代表して説明し、第２実施形態の対向電極３３の画素電極２３Ａと同様の要素については説明を省略する。

図８に示すように、各画素電極２３Ａは、複数の層を有する多層構造である。各画素電極２３Ａは、第１層２３１と第２層２３２とを有する。第１層２３１は、積層体２２および導通部２４６に接触する。第２層２３２は、第１層２３１上に配置される。第２層２３２は、画素電極２３Ａが有する複数の層のうち液晶層５に最も近い層である。

第１層２３１は、斜方蒸着でない通常の角度での蒸着法で形成される。第２層２３２は、斜方蒸着で形成されており、前述の複数のカラム２３０を有する。画素電極２３Ａが第１層２３１を有することで、第１層２３１を有さない場合に比べ、画素電極２３Ａにおける複数のカラム２３０の割合を小さくすることができる。このため、複数のカラム２３０が存在することによって画素電極２３Ａを透過する光の透過率が低下するおそれを抑制することができる。よって、光学特性の低下のおそれを抑制することができる。また、第２層２３２が液晶層５の最も近くに存在することで、画素電極２３の液晶分子を配向させる機能を充分に発揮することができる。

なお、各画素電極２３Ａが有する層の数は、３以上であってもよい。また、液晶装置１００が反射型である場合、第１層２３１は遮光性を有する金属層で形成されてもよい。金属層は、例えば、アルミニウム等の金属を含む。

また、第１層２３１は、カラム２３０を含まないが、カラム２３０を含んでいてもよい。よって、画素電極２３Ａが多層構造である場合、画素電極２３Ａを構成するすべての層がカラム２３０を有していてもよい。この場合、カラム２３０の角度θおよび密度等は、層ごとに異なっていても同じであってもよい。

１Ｃ．第３実施形態
第３実施形態を説明する。なお、以下の各例示において機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図９は、第３実施形態の画素電極２３Ｂおよび導通部２４６Ｂの断面図である。本実施形態では、第１基板２Ｂが有する画素電極２３Ｂおよび導通部２４６Ｂが第１実施形態の画素電極２３および導通部２４６と異なる。以下では画素電極２３Ｂおよび導通部２４６Ｂについて、第１実施形態の画素電極２３および導通部２４６と異なる事項を説明し、同様の事項の説明は省略する。

図９に示す例では、導通部２４６Ｂは、コンタクトホール２２０の内壁面に沿って形成される。例えば、導通部２４６Ｂは、ＩＴＯ、ＩＺＯおよびＦＴＯ等の透明導電材料を含む。また、画素電極２３Ｂと導通部２４６Ｂとは同一材料を含み、一体で形成される。画素電極２３Ｂと導通部２４６Ｂとは同一材料を含むことで、これらを一体で形成できるので、製造が容易である。

なお、導通部２４６Ｂの一部と画素電極２３Ｂとが一体で形成された後、導通部２４６Ｂの残りが形成されてもよい。これにより、導通部２４６Ｂの厚さを画素電極２３Ｂの厚さよりも厚く形成することができる。この結果、コンタクトホール２２０の内壁面が露出するおそれを抑制することができる。

なお、第３実施形態においても、第２実施形態と同様に、画素電極２３Ｂおよび導通部２４６Ｂは多層構造であってもよい。例えば、液晶装置１００が反射型である場合、画素電極２３Ｂおよび導通部２４６Ｂは、遮光性を有する金属層と、カラム２３０を含む層とで形成される。なお、当該金属層は、例えば、アルミニウム等の金属を含む。

１Ｄ．第４実施形態
第４実施形態を説明する。なお、以下の各例示において機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図１０は、第４実施形態の液晶装置１００の一部を拡大した図である。本実施形態の液晶装置１００はスペーサー６をさらに有し、第１基板２Ｃの第１絶縁膜２５Ｃは第１実施形態の第１絶縁膜２５と異なる。また、以下では、第１絶縁膜２５Ｃについて、第１実施形態の第１絶縁膜２５と異なる事項を説明し、同様の事項の説明は省略する。

図１０に示すように、第１基板２Ｃに複数のスペーサー６が配置される。具体的には、各スペーサー６は、積層体２２と第１絶縁膜２５との間に配置され、これらに接触する。また、各スペーサー６は、柱状であり、積層体２２から第２基板３に向かってＺ１方向に突出する。各スペーサー６の断面視での形状は、台形であり、積層体２２から第２基板３に向かうほどスペーサー６の幅は小さくなる。

スペーサー６は、第１基板２と第２基板３との間の距離を規定する。すなわち、スペーサー６は、液晶層５の厚さを規定する。スペーサー６は画素電極２３ごとに配置される。このため、画素Ｐごとの第１基板２と第２基板３との間の距離のバラつきを小さくすることができる。

また、図示の例では、スペーサー６は、積層体２２の接触面２２９上に配置されるが、スペーサー６の一部は、積層体２２に埋まっていてもよい。

スペーサー６は、例えば、酸化ケイ素および酸窒化ケイ素等の無機材料を含む。なお、スペーサー６は、例えば、金属を含んでもよい。スペーサー６が無機材料で構成されることで、有機材料で構成される場合に比べ、スペーサー６の寸法精度を高めることができ、かつ経時的な寸法変化を生じ難くすることができる。よって、長期にわたって、第１基板２と第２基板３との間の距離の安定化を図ることができる。また、無機材料の中でも、酸化ケイ素であることで、スペーサー６を、特に容易に、かつ寸法精度高く製造することができる。

なお、スペーサー６は、複数層で形成されてもよい。その場合、当該複数層は、互いに異なる材料であってもよいし、同一材料でもよい。よって、スペーサー６は、複数種の無機材料を含んでもよい。また、スペーサー６は、樹脂材料を含んでもよい。

スペーサー６は、例えばプラズマＣＶＤ法およびドライエッチングにより形成される。複数の画素電極２３の形成後、スペーサー６が形成される。なお、複数の画素電極２３の形成後でスペーサー６の形成前に、複数の画素電極２３の保護、およびスペーサー６のドライエッチングのストッパーとして機能する任意の膜が形成されてもよい。

また、第１絶縁膜２５Ｃは、複数の画素電極２３およびスペーサー６を覆うように配置され、平面視でこれらに重なる。第１絶縁膜２５Ｃは、複数の画素電極２３およびスペーサー６に接触する。また、第１絶縁膜２５Ｃは、複数の画素電極２３およびスペーサー６の形成後に、例えばＣＶＤ法により形成される。

図１１は、図１０の第１基板２Ｃの平面図である。図１１に示すように、複数のスペーサー６は、平面視で島状に配置される。なお、図１１では、便宜上、スペーサー６にドットパターンが付されている。各スペーサー６の平面視での形状は、四角形である。各スペーサー６は、遮光領域Ａ０の交差部分に位置する。また、図１１に示す例では、各スペーサー６は、平面視で画素電極２３に重ならないが、画素電極２３に重なっていてもよい。

また、スペーサー６が存在するため、第１絶縁膜２５Ｃは、遮光領域Ａ０において積層体２２の接触面２２９に接触していない部分を有する。具体的には、平面視でＸ１方向およびＹ２方向に交差する方向に並ぶ２つの画素電極２３の間の部分にスペーサー６が存在する。このため、当該部分において、第１絶縁膜２５Ｃは接触面２２９に接触していない。

前述のように、本実施形態では、第１絶縁膜２５Ｃが複数の画素電極２３上に配置される。このため、第１実施形態と同様に、第１絶縁膜２５Ｃによって複数の画素電極２３を保護することができる。それゆえ、画素電極２３の液晶層５への接触を防ぐことができる。また、画素電極２３が配向膜として機能するため、第１絶縁膜２５Ｃを斜方蒸着でない通常の角度での蒸着法で形成することができる。それゆえ、第１基板２にスペーサー６が配置される本実施形態において、スペーサー６が影になることによって画素電極２３の一部が第１絶縁膜２５Ｃで覆われずに露出するおそれを低減することができる。

なお、第１絶縁膜２５Ｃはスペーサー６の表面に配置されておらず、複数の画素電極２３上のみに第１絶縁膜２５Ｃが配置されてもよい。

また、スペーサー６の配置および平面視での形状は、図１１に示す例に限定されない。例えば、スペーサー６の平面視での形状は、矩形でもよいし、四角形以外の多角形または円形であってもよい。また、例えば、隣り合うスペーサー６との間に壁状の凸部を設けてもよい。

また、スペーサー６は、第２基板３に配置されてもよい。この場合、例えば、対向電極３３と第２絶縁膜３４との間にスペーサー６が配置される。第２基板３にスペーサー６が配置される場合であっても、対向電極３３がカラム２３０を有することで、スペーサー６が影になることによって対向電極３３の一部が第２絶縁膜３４で覆われずに露出するおそれを低減することができる。

２．変形例
以上に例示した実施形態は多様に変形され得る。前述の実施形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。以下の第１実施形態に関する変形例は、矛盾しない範囲で他の実施形態に適合され得る。

前述の各実施形態では、画素電極２３および対向電極３３のそれぞれが、カラム２３０を含むが、いずれか一方のみがカラム２３０を含み、他方がカラム２３０を含まなくてもよい。この場合、カラム２３０を含まない電極上には、無機または有機材料による配向膜が配置される。

前述の各実施形態では、トランジスター２４は、ＴＦＴであったが、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）であってもよい。

前述の各実施形態では、アクティブマトリクス方式の液晶装置１００が例示されるが、これに限定されず、液晶装置１００の駆動方式は、例えば、パッシブマトリクス方式等でもよい。

「液晶装置」の駆動方式は、縦電界方式に限定されず、横電界方式でもよい。第１実施形態では、第１基板２に画素電極２３が設けられ、第２基板３に対向電極３３が設けられているが、「第１基板」のみに「電極」が設けられ、「第２基板」に「電極」が設けられていなくも構わない。なお、横電界方式としては、例えばＩＰＳ（In Plane Switching）モードが挙げられる。また、縦電界方式としては、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＶＡ（Virtical Alignment）、ＰＶＡモードおよびＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モードが挙げられる。第１実施形態では、画素電極２３と対向電極３３とは平面視で重なるが、「第１基板」に設けられた「電極」と「第２基板」に設けられた「電極」とは平面視で重なっていなくても構わない。

３．電子機器
液晶装置１００は、各種電子機器に用いることができる。

図１２は、電子機器の一例であるパーソナルコンピューター２０００を示す斜視図である。パーソナルコンピューター２０００は、各種の画像を表示する液晶装置１００と、電源スイッチ２００１およびキーボード２００２が設置される本体部２０１０と、制御部２００３と、を有する。制御部２００３は、例えばプロセッサーおよびメモリーを含み、液晶装置１００の動作を制御する。

図１３は、電子機器の一例であるスマートフォン３０００を示す平面図である。スマートフォン３０００は、操作ボタン３００１と、各種の画像を表示する液晶装置１００と、制御部３００２と、を有する。操作ボタン３００１の操作に応じて液晶装置１００に表示される画面内容が変更される。制御部３００２は、例えばプロセッサーおよびメモリーを含み、液晶装置１００の動作を制御する。

図１４は、電子機器の一例であるプロジェクターを示す模式図である。投射型表示装置４０００は、例えば、３板式のプロジェクターである。液晶装置１ｒは、赤色の表示色に対応する液晶装置１００であり、液晶装置１ｇは、緑の表示色に対応する液晶装置１００であり、液晶装置１ｂは、青色の表示色に対応する液晶装置１００である。すなわち、投射型表示装置４０００は、赤、緑および青の表示色に各々対応する３個の液晶装置１ｒ、１ｇ、１ｂを有する。制御部４００５は、例えばプロセッサーおよびメモリーを含み、液晶装置１００の動作を制御する。

照明光学系４００１は、光源である照明装置４００２からの出射光のうち赤色成分ｒを液晶装置１ｒに供給し、緑色成分ｇを液晶装置１ｇに供給し、青色成分ｂを液晶装置１ｂに供給する。各液晶装置１ｒ、１ｇ、１ｂは、照明光学系４００１から供給される各単色光を表示画像に応じて変調するライトバルブ等の光変調器として機能する。投射光学系４００３は、各液晶装置１ｒ、１ｇ、１ｂからの出射光を合成して投射面４００４に投射する。

以上の電子機器は、前述の液晶装置１００と、制御部２００３、３００２または４００５と、を備える。液晶装置１００を備えることで、パーソナルコンピューター２０００、スマートフォン３０００または投射型表示装置４０００の表示品位を高めることができる。

なお、本発明の液晶装置が適用される電子機器としては、例示した機器に限定されず、例えば、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、車載用の表示器、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、およびＰＯＳ（Point of sale）端末等が挙げられる。さらに、本発明が適用される電子機器としては、プリンター、スキャナー、複写機、ビデオプレーヤー、またはタッチパネルを備えた機器等が挙げられる。

以上、好適な実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されない。また、本発明の各部の構成は、前述の実施形態の同様の機能を発揮する任意の構成に置換でき、また、任意の構成を付加できる。

２…第１基板、３…第２基板、４…シール部材、５…液晶層、６…スペーサー、１１…走査線駆動回路、１２…信号線駆動回路、１３…外部端子、２１…基体、２２…積層体、２３…画素電極、２４…トランジスター、２５…第１絶縁膜、３１…基体、３２…下地膜、３３…対向電極、３４…第２絶縁膜、１００…液晶装置、２２０…コンタクトホール、２２９…接触面、２３０…カラム、２３１…第１層、２３２…第２層、２４０…遮光部、２４１…走査線、２４２…信号線、２４３…容量線、２４４…蓄積容量、２４５…中継電極、２４６…導通部、２４７…遮光膜、Ａ０…遮光領域、Ａ１０…表示領域、Ａ２０…周辺領域、Ｏ１…長軸、Ｐ…画素、ｄ１…厚さ、ｄ２…厚さ、ｄ３…厚さ、θ…角度。

Claims (8)

1. 液晶分子を含む液晶層と、
   前記液晶層に電界を印加する電極と、を備え、
   前記電極は、前記液晶層の厚さ方向に対して傾斜する複数のカラムを含むことを特徴とする液晶装置。
2. 前記電極と前記液晶層との間に、前記電極に接触するコンフォーマルな絶縁膜を備え、
   前記絶縁膜の材料は、無機材料である請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記絶縁膜の前記電極の平面に接触する膜厚をｄ１、
   前記絶縁膜の前記電極の側面に接触する膜厚をｄ２としたとき、
   （ｄ２／ｄ１）×１００で表されるサイドカバレッジは、８０％以上である請求項２に記載の液晶装置。
4. 前記電極を備える第１基板と、
   前記第１基板に対して前記液晶層を介して配置される第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間の距離を規定するスペーサーと、を備え、
   前記絶縁膜の一部は、前記スペーサーの表面に配置される請求項２または３に記載の液晶装置。
5. トランジスターと、
   前記トランジスターと前記電極との電気的な接続のための中継電極と、
   前記中継電極と前記電極とを接続する導通部と、を備え、
   前記導通部は、柱状である請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶装置。
6. トランジスターと、
   前記トランジスターと前記電極との電気的な接続のための中継電極と、
   前記中継電極と前記電極とを接続する導通部と、を備え、
   前記電極は、透明導電材料を含み、
   前記導通部は、前記透明導電材料を含む請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶装置。
7. 前記電極は、複数の層を有し、
   前記複数の層のうち最も液晶層に近い層は、前記カラムを含む請求項１から６のいずれか１項に記載の液晶装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶装置と、
   前記液晶装置の動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする電子機器。

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