JP2005010480A - 配向基板、配向基板の製造方法、液晶装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】電極間の短絡の発生率を低減することが可能であり、また焼き付きの発生率を低減することが可能な、配向基板および液晶装置を提供する。
【解決手段】本発明の配向基板１０は、液晶分子に電圧を印加する電極９と、電極９の表面の一部に形成された絶縁膜４１とを有する。この電極９および／または絶縁膜４１の表面には、液晶分子を配向可能な溝１６、突条１７および凹凸１０ａが成形されている。また絶縁膜４１は、少なくとも電極９の上端部に形成され、電極９の露出面積よりも小さく形成されている。そして本発明の液晶装置は、このような配向基板１０備えている。
【選択図】 図４
【解決手段】本発明の配向基板１０は、液晶分子に電圧を印加する電極９と、電極９の表面の一部に形成された絶縁膜４１とを有する。この電極９および／または絶縁膜４１の表面には、液晶分子を配向可能な溝１６、突条１７および凹凸１０ａが成形されている。また絶縁膜４１は、少なくとも電極９の上端部に形成され、電極９の露出面積よりも小さく形成されている。そして本発明の液晶装置は、このような配向基板１０備えている。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配向基板、配向基板の製造方法、液晶装置および電子機器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表示装置における光変調装置として、液晶装置が用いられている。液晶装置は、対向配置された一対の基板に液晶層が挟持されて構成されている。この一対の基板の内側には、液晶層に電圧を印加するための電極が形成されている。また、この電極の内側には、電圧無印加時において液晶分子の配列を制御する配向膜が形成されている。この配向膜として、高分子膜の表面にラビング処理を施したものが用いられている。そして、電圧無印加時と電圧印加時との液晶分子の配列変化に基づいて、液晶装置に画像表示が行われる構成となっている。
【０００３】
しかしながら、このような配向膜を備えた液晶装置を液晶プロジェクタの光変調装置に採用した場合には、光源から照射される強い光や熱によって配向膜が次第に分解されることがあった。そして長期間の使用後には、電圧無印加時に液晶分子を所望のプレチルト角に配列することができなくなるなど液晶分子の配向制御機能が低下して、液晶プロジェクタの表示品質が悪化することがあった。
【０００４】
そこで、配向膜の代わりに、電極の表面に凹凸を形成して液晶分子の配向制御を行う構成が、特許文献１の請求項１３に開示されている。この構成では、電極の表面に多数の平行な溝が形成されている。またこの溝に沿って、多数の鋸歯状の凸部が繰り返し形成されている。そして液晶分子は、各溝に沿って１軸方向に配向され、また各鋸歯状凸部に沿ってプレチルト角を持つようになっている。このように、液晶分子を配向可能な形状に電極の表面を成形することにより、配向膜を形成しない構成となっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１５２６１２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構成では、一対の基板の内側に形成された電極が液晶層に露出している。そのため、液晶層に導電性の異物が混入した場合には、この異物が一対の電極間に配置されて両電極を短絡させるおそれがあるという問題がある。
【０００７】
なお、電極間の短絡を回避するため、各電極の表面全体に電気絶縁膜を形成することも考えられる。しかしながら、電気絶縁膜を形成した状態で電極に通電すると、電気絶縁膜の表面に誘導電荷が発生する。そして、長期間の使用後には誘導電荷が恒常的に発生した状態となり、液晶分子が電気絶縁膜に引き付けられたまま動かなくなって、いわゆる焼き付き現象が発生する場合がある。この焼き付き現象が発生すると、液晶分子を配向制御することができなくなり、画像表示が不可能になるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、導電体間の短絡の発生率を低減することが可能であり、また焼き付きの発生率を低減することが可能な、配向基板およびその製造方法の提供を目的とする。
また、信頼性の高い液晶装置および電子機器の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の配向基板は、液晶分子を配向可能な基板であって、前記基板の上方に形成され、前記液晶分子に電圧を印加する導電体と、前記導電体の表面の一部に形成された電気絶縁体と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、導電体の表面に電気絶縁体を形成するので、導電体間の短絡の発生率を低減させることができる。また、導電体の表面の一部のみに電気絶縁体を形成するので、焼き付きの発生率を低減させることができる。これにより、導電体間の短絡および焼き付きの発生率をともに許容範囲内に抑えることが可能になる。
【００１０】
また、前記電気絶縁体は、少なくとも前記導電体の上端部に形成されていることが望ましい。
導電体間の短絡は、導電性を有する異物が各導電体の上端部の間に配置されることによって発生する。そこで、少なくとも導電体の上端部に電気絶縁体を形成することにより、導電体間の短絡の発生率を効率的に低減させることができる。
【００１１】
また、前記電気絶縁体の面積は、前記導電体の露出面積より小さくなっていることが望ましい。
この構成によれば、焼き付きの発生率を低減させることができる。もっとも、導電体の露出面積が大きくなるので導電体間の短絡の発生率は高くなる。しかし、導電体間の短絡は液晶装置の組み立て直後に発生する場合が多く、製品出荷前の検査により不良品を排除すれば、ユーザーのもとで故障が発生する可能性は低い。これに対して、焼き付きはユーザーによる長期間の使用後に発生するものである。そこで、電気絶縁体の面積を小さくして焼き付きの発生率を低減させておけば、ユーザーに対して信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【００１２】
また、前記電気絶縁体は、可視光透過性を有する材料で構成されていることが望ましい。
この構成によれば、本発明の配向基板を備えた液晶装置が可視光を透過するようになり、液晶装置を光変調手段として機能させることができる。
【００１３】
また、前記電気絶縁体は、耐光性を有する材料で構成されていることが望ましい。
この構成によれば、本発明の配向基板を備えた液晶装置を投射型表示装置の光変調手段として採用した場合でも、光源から照射される強い光や熱により電気絶縁体が分解されにくくなる。したがって、長期間にわたって導電体間の短絡を防止することができる。
【００１４】
また、前記電気絶縁体および／または前記導電体の表面は、前記液晶分子を配向可能な形状に成形されていることが望ましい。
この構成によれば、液晶分子を配向させるために、別途配向膜を形成する必要がない。したがって、製造コストを削減することができる。また、強い光や熱によって配向膜が分解されることがなくなり、液晶装置の表示品質が低下することもない。さらに、配向膜のラビング処理が不要となり、ラビング布や配向膜材料のダストに起因する不具合の発生を回避することができる。したがって、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【００１５】
なお、前記導電体の表面には、前記液晶分子を配向可能な複数の溝と、前記各溝を隔てる複数の突条とが、互いに平行に形成され、前記各溝の底部には、前記液晶分子を配向可能な複数の凹凸が、前記各溝の延在する方向に沿って周期的に形成され、前記各突条の表面の全部または一部に、前記電気絶縁体が形成されていることが望ましい。
この構成によれば、溝、突条および凹凸により液晶分子を配向させることが可能であり、配向膜を形成する必要がない。したがって、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。また、短時間のエッチングで導電体の表面に溝、突条および凹凸を形成することが可能であり、製造コストを削減することができる。さらに、導電体の上端部である突条の表面に電気絶縁体を形成するので、導電体間の短絡の発生率を低減させることができる。
【００１６】
また、前記導電体の表面には、前記液晶分子を配向可能な複数の溝と、前記各溝を隔てる複数の突条とが、互いに平行に形成され、前記各突条の上部には、前記液晶分子を配向可能な複数の凹凸が、前記各突条の延在する方向に沿って周期的に形成されて、前記各凹凸の表面の全部または一部に、前記電気絶縁体が形成されていてもよい。
この構成によっても、溝、突条および凹凸により液晶分子を配向させることが可能であり、配向膜を形成する必要がない。したがって、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。また、導電体の上端部である凹凸の表面に電気絶縁体を形成するので、導電体間の短絡の発生率を低減させることができる。
【００１７】
また、前記導電体の表面には、前記液晶分子を配向可能な複数の溝と、前記各溝を隔てる複数の突条とが、互いに平行に形成され、前記各溝の底部には、前記液晶分子を配向可能な複数の凹凸が、前記各溝の延在する方向に沿って周期的に形成され、前記各突条の上部には、前記液晶分子を配向可能な複数の凹凸が、前記各突条の延在する方向に沿って周期的に形成されて、前記各突条の上部に形成された前記各凹凸の表面の全部または一部に、前記電気絶縁体が形成されていてもよい。
この構成によれば、多数の凹凸により液晶分子を良好に配向させることが可能であり、配向膜を形成する必要がない。したがって、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。さらに、突条の上部に形成された凹凸の表面に電気絶縁体を形成することにより、導電体の上端部に電気絶縁体が形成されるので、導電体間の短絡の発生率を低減させることができる。
【００１８】
一方、本発明の配向基板の製造方法は、基板本体の表面に導電体を形成する工程と、前記導電体の表面に電気絶縁体を形成する工程と、前記電気絶縁体の表面にマスク材を形成する工程と、前記マスク材を、液晶分子を配向可能な形状に成形する工程と、成形された前記マスク材を介して、前記電気絶縁体および／または前記導電体をエッチングすることにより、前記液晶分子を配向可能な形状に、前記電気絶縁体および／または前記導電体の表面を成形する工程と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、電気絶縁体および／または導電体の表面に液晶分子を配向可能な形状が成形されるので、配向膜を形成する必要がない。したがって、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。また、電気絶縁体および導電体を一気に成形することが可能であり、製造コストを削減することができる。
【００１９】
また、本発明の他の配向基板の製造方法は、基板本体の表面にマスク材を形成する工程と、前記マスク材を、液晶分子を配向可能な形状に成形する工程と、成形された前記マスク材を介して、前記基板本体の表面をエッチングすることにより、前記液晶分子を配向可能な形状に、前記基板本体の表面を成形する工程と、前記基板本体の表面に導電体を形成する工程と、前記導電体の表面の一部に電気絶縁体を形成する工程と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、電気絶縁体および／または導電体の表面に液晶分子を配向可能な形状が成形されるので、配向膜を形成する必要がない。また、導電体および電気絶縁体を均一な厚さに形成することができるので、液晶分子に対して安定した電圧を印加することが可能になる。したがって、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【００２０】
一方、本発明の液晶装置は、上述した配向基板を備えたことを特徴とする。また、上述した配向基板の製造方法を使用して製造したことを特徴とする。これにより、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【００２１】
また、対向配置された一対の基板と、前記一対の基板により挟持される液晶層と、前記各基板の前記液晶層側の表面に形成され前記液晶層に電圧を印加する導電体と、前記導電体の表面の一部に形成された電気絶縁体と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、導電体の表面に電気絶縁体を形成するので、導電体間の短絡の発生率を低減させることができる。また、導電体の表面の一部のみに電気絶縁体を形成するので、焼き付きの発生率を低減させることができる。これにより、導電体間の短絡および焼き付きの発生率をともに許容範囲内に抑えることが可能になり、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【００２２】
一方、本発明の電子機器は、上述した液晶装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、信頼性の高い電子機器を提供することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
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実施形態］
本発明の第１実施形態にかかる液晶装置および配向基板につき、図１ないし図７を用いて説明する。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。図１は、透過型液晶装置の画像表示領域を構成すべく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２はＴＦＴアレイ基板に形成された複数の画素の平面図であり、図３は図２のＡ−Ａ’線における側面断面図である。
【００２５】
［液晶装置］
図１に示すように、透過型液晶装置の画像表示領域を構成すべくマトリクス状に配置された複数の画素には、導電体である画素電極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が電気的に接続されている。各データ線６ａには画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが供給される。なお画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、各データ線６ａに対してこの順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線６ａに対してグループ毎に供給してもよい。
【００２６】
また、ＴＦＴ素子３０のゲートには、走査線３ａが電気的に接続されている。走査線３ａには、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。なお走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍは、各走査線３ａに対してこの順に線順次で印加する。また、ＴＦＴ素子３０のドレインには、画素電極９が電気的に接続されている。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状態にすると、データ線６ａから供給された画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが、各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれる。
【００２７】
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、保持された画素信号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７０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、液晶に入射した光が変調されて階調表示が可能となる。
【００２８】
［平面構造］
次に、図２を用いて、実施形態の液晶装置の平面構造について説明する。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。実施形態では、各画素電極９の形成された領域が画素であり、マトリクス状に配置された各画素ごとに表示を行うことが可能な構造になっている。
【００２９】
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が電気的に接続されている。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が電気的に接続されている。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。なお走査線３ａは、チャネル領域１ａ’との対向部分においてゲート電極として機能する。
【００３０】
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）に突出した突出部（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２中に右上がりの斜線で示した領域には、第１遮光膜１１ａが形成されている。そして、容量線３ｂの突出部と第１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、後述する蓄積容量が形成されている。
【００３１】
［断面構造］
次に、図３を用いて、実施形態の液晶装置の断面構造について説明する。なお、図３は図２のＡ−Ａ’線における側面断面図である。図３に示すように、実施形態の液晶装置は、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。
【００３２】
ＴＦＴアレイ基板１０は、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や導電体である画素電極９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導電体である共通電極２１などを主体として構成されている。さらに、液晶層５０はＴＮ液晶等によって構成されている。
【００３３】
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。なお、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。
【００３４】
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、その一部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、データ線６ａが高濃度ソース領域１ｄと電気的に接続されている。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、画素電極９が高濃度ドレイン領域１ｅと電気的に接続されている。
【００３５】
なお、実施形態では、半導体膜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、上述した蓄積容量７０が構成されている。
【００３６】
また、ＴＦＴ素子３０の形成領域に対応するＴＦＴアレイ基板１０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、対向基板２０側から入射し、ＴＦＴアレイ基板１０の外面（ＴＦＴアレイ基板１０と空気との界面）で反射されて液晶層５０へと戻る光が、少なくとも半導体層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に入射することを防止するものである。なお、第１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。これにより、第１遮光膜１１ａは第３蓄積容量電極として機能し、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が形成されている。
【００３７】
一方、データ線６ａ、走査線３ａおよびＴＦＴ素子３０の形成領域に対応する対向基板２０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、対向基板２０側からの入射光が、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に侵入するのを防止するものである。また、対向基板２０および第２遮光膜２３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。
【００３８】
［配向基板］
上述したＴＦＴアレイ基板１０および対向基板２０の表面は、次述するように液晶分子を配向可能な形状に成形されている。したがって、ＴＦＴアレイ基板１０および対向基板２０は、第１実施形態の配向基板を構成している。実施形態では、ＴＦＴアレイ基板１０および対向基板２０の表面形状と、これらの表面に形成された電気絶縁体とが特徴的な構成である。この特徴的な構成はＴＦＴアレイ基板１０および対向基板２０に共通であるから、以下にはＴＦＴアレイ基板１０を例にして説明する。
【００３９】
図４は、第１実施形態の配向基板の斜視図である。ＴＦＴアレイ基板（以下、単に基板という）１０の画素電極の表面には、複数の溝１６および突条１７が交互に平行に成形されている。すなわち、各突条１７の間には溝１６が配置され、各溝１６は所定幅で直線状に形成されている。また、各溝１６を隔てるように突条１７が配置され、各突条１７は所定幅で直線状に形成されている。なお、溝１６および突条１７は、液晶分子を配向すべき方向に沿って延設されている。そして、基板１０の表面付近の液晶分子が、溝１６の内部に侵入し側壁に沿って配置されることにより、溝１６の延設方向に沿って配向される。なお、液晶層において液晶分子をツイスト配向させる場合には、ＴＦＴアレイ基板１０における溝１６および突条１７の延設方向と、対向基板２０における溝１６および突条１７の延設方向とを、相互に所定角度ねじれた状態で配置する。
【００４０】
一方、各溝１６の底部には、複数の凹凸１０ａが形成されている。この凹凸１０ａは、溝１６と同幅に形成され、溝１６の延設方向に沿って周期的に配置されている。なお、凹凸１０ａの頂点と突条１７の表面との間には段差Ｇが設けられている。この段差Ｇの高さは３０〜５００ｎｍとされ、より好ましくは１００〜２５０ｎｍとされている。これにより、液晶分子を溝１６の内部で配向させることが可能となり、また溝１６と突条１７とのリタデーションの差に起因する表示品質の低下を防止することが可能となる。さらに、溝１６の延設方向に沿った凹凸１０ａの断面は、緩斜面と急斜面とを有する三角形状（鋸歯形状）とされている。この緩斜面の傾きは、液晶分子に付与すべきプレチルト角と同等に設定されている。そして、溝１６の内部に侵入した液晶分子が、緩斜面に沿って配置されることにより、液晶分子にプレチルト角が付与される。
【００４１】
一方、各突条１７の表面には電気絶縁体である絶縁膜４１が形成されている。この絶縁膜４１は、可視光透過性を有する樹脂等の有機材料または無機材料によって構成されている。これにより、基板１０を備えた液晶装置が可視光を透過するようになり、液晶装置を光変調手段として機能させることができる。もっとも、絶縁膜４１は画素電極の一部のみに形成するので、窒化ケイ素（ＳｉＮ）等の可視光透過性が若干低い材料で構成することも可能である。また、絶縁膜４１は耐光性を有する材料によって構成されている。これにより、基板１０を備えた液晶装置を投射型表示装置の光変調手段として使用した場合でも、光源から照射される強い光や熱により絶縁膜４１が分解されにくくなる。したがって、投射型表示装置を長期間にわたり使用した場合でも、液晶装置における電極間の短絡を防止することができる。このように可視光透過性および耐光性を有する電気絶縁性材料として、具体的には酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等を使用することができる。
【００４２】
この絶縁膜４１は、基板１０の表面の一部に形成されている。すなわち、画素電極の表面の５〜９５％程度を覆うように絶縁膜４１が形成されている。なお画素電極の露出面積より、絶縁膜４１の面積が小さくなるように、絶縁膜４１を形成するのが好ましい。具体的には、画素電極の表面全体の１０〜３０％程度に絶縁膜４１を形成する。このように、絶縁膜４１の面積を小さくすることにより、焼き付きの発生率を低減させることができる。もっとも、電極の露出面積が大きくなるので、電極間の短絡の発生率は高くなる。しかし、電極間の短絡は液晶装置の組み立て直後に発生するものであり、製品出荷前の検査により不良品を排除すれば、ユーザーのもとで故障が発生する可能性は低い。これに対して、焼き付きはユーザーによる長期間の使用後に発生するものである。そこで、電極間の短絡の有無を出荷前検査で確認することを前提に、絶縁膜４１の面積を小さくして焼き付きの発生率を低減させておけば、ユーザーに対して信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【００４３】
この絶縁膜４１は、ＴＦＴアレイ基板１０の画素電極と、対向基板２０の共通電極との、電極間の短絡を防止するものである。特に、液晶層の内部に混入した導電性を有する異物が電極間に挟み込まれることにより、電極間が短絡するのを防止するものである。そのため絶縁膜４１は、少なくとも基板１０の上端部に形成されている。具体的には、基板１０の上端部である突条１７の表面に絶縁膜４１が形成されている。なお、画素電極の表面全体の１０〜３０％程度に突条１７を形成した場合には、突条１７の表面全体に絶縁膜４１を形成すればよい。また、画素電極の表面全体の３０％以上に突条１７を形成した場合には、突条１７の表面の一部に絶縁膜４１を形成する。これにより、上述したように信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【００４４】
図５は、図４のＢ−Ｂ線における側面断面図である。なお図５以下の各図では、理解の容易化のため、基板本体１０Ａと画素電極９との間に形成されるＴＦＴ素子や各種配線等の記載を省略している。図５に示すように、第１実施形態における基板本体１０Ａの表面は概平坦面とされ、その上層に画素電極９が形成されている。そして、その画素電極９の表面に、上述した突条１７、溝１６および凹凸１０ａが成形されている。さらに突条１７の表面に、上述した絶縁膜４１が形成されている。なお、凹凸１０ａの緩斜面の上方に液晶分子４９が配置され、その液晶分子４９にプレチルト角が付与されている。このように、画素電極９の表面が液晶分子を配向可能な形状に成形されているので、画素電極９の表面に配向膜は形成されていない。すなわち、画素電極９および絶縁膜４１が液晶層に対して剥き出しとなっている。なお、基板本体１０Ａの表面を概平坦面とすることにより、ＴＦＴ素子等を容易に形成することができる。また、画素電極９の表面のみに突条１７、溝１６および凹凸１０ａを成形するので、画素電極９の形成領域以外の領域は概平坦面となる。これにより、液晶の注入時における障害物が少なくなり、注入時間を短縮することができる。
【００４５】
［製造方法］
次に、第１実施形態の配向基板の製造方法について説明する。図６および図７は、第１実施形態の配向基板の製造方法の説明図である。
【００４６】
まず図６（ａ）に示すように、基板本体１０Ａの上層に、スパッタ法等により電極用の導電膜９ａを形成する。なお導電膜９ａは、この段階では平坦膜として形成しておく。次に、導電膜９ａの表面に、ＣＶＤ法等により絶縁膜４１を形成する。なお絶縁膜４１は、この段階では導電膜９ａの表面全体に形成しておく。次に、絶縁膜４１の表面に、マスク材としてたとえばレジスト６０を塗布する。レジスト６０は、スピンコート法等により、絶縁膜４１の表面に均一の厚さで塗布する。そして、基板１０の全体を露光装置に投入し、レジスト６０を露光する。レジスト６０の露光には、グレースケールマスク（以下、単にＧＳＭという）５２を使用する。ＧＳＭは、濃淡が段階的あるいは連続的に変化するフォトマスクであり、濃部から淡部にかけて光透過性が大きくなって、レジストの深い位置まで露光できるようになっている。第１実施形態のＧＳＭは、突条に対応する部分が濃部とされ、溝に対応する部分が淡部とされている。さらに溝に対応する部分では、凹凸の頂部に対応する部分から底部に対応する部分にかけて段階的あるいは連続的に濃淡を変化させている。このように形成されたＧＳＭ５２を介して、紫外線等の光５３を照射することにより、レジスト６０を露光する。
【００４７】
次に図６（ｂ）に示すように、レジスト６０を現像する。これにより、ポジ型レジストの場合には露光された部分が除去される。第１実施形態では、突条に対応する部分が露光されず、凹凸の頂部から底部にかけて深い位置まで露光されているので、突条、溝および凹凸に対応する形状がレジスト６０の上部にパターニングされる。なお、ＧＳＭを使用したドライエッチングによることなく、転写型を押圧することによってレジスト６０の上部をパターニングしてもよい。この転写型として、レジスト６０に形成すべき突条、溝および凹凸の反転形状がパターニングされているものを使用する。なお、転写型は石英等の基板で構成され、基板に対するパターニングは集束イオンビーム加工法（ＦＩＢ）等によって行うことができる。
【００４８】
次に図７（ａ）に示すように、パターニングされたレジスト６０を介して、絶縁膜４１および導電膜９ａをドライエッチングする。ドライエッチングには、イオンエッチング法等を使用することができる。なお、レジスト６０をエッチングするには、エッチャント５４として酸素ガス等が好適であり、また酸化ケイ素等からなる絶縁膜４１およびＩＴＯ等からなる導電膜９ａをエッチングするためには、エッチャント５４としてフッ素系のガスが好適である。ところが、いずれか一方のガスのみを使用した場合には選択比が問題となる。そこで両方のガスを適量比で混合して使用する。このように混合ガスでエッチングを行なうことによりレジスト６０と絶縁膜４１および導電膜９ａとの選択比を適切な値に調整することができる。一方で、両方のガスを使用した場合には工程管理が複雑になる。そこで、エッチャント５４としてアルゴン等の不活性ガスを使用することもできる。このように、プラズマ化した不活性ガスのみでエッチングを行うことにより、工程管理が単純化される。また選択比が小さくなり、絶縁膜４１および導電膜９ａをレジスト６０と同形状に正確にパターニングすることができる。
【００４９】
上述したようにドライエッチングを行うと、レジスト６０の薄肉部では、レジスト６０に続いて絶縁膜４１および導電膜９ａが順にエッチングされる。また、レジスト６０の厚肉部では、レジスト６０のみがエッチングされて絶縁膜４１および導電膜９ａはエッチングされない。これにより、絶縁膜４１および導電膜９ａはレジスト６０と同形状にパターニングされる。以上により、図７（ｂ）に示すように、画素電極９の上部に、上述した突条１７、溝１６および凹凸１０ａが形成される。また突条１７の表面のみに、上述した絶縁膜４１が配置される。
【００５０】
このように、第１実施形態の配向基板の製造方法では、電気絶縁膜および電極を一気に成形することが可能であり、製造コストを削減することができる。なお、画素電極９の表面の成形と同時に、画素電極９の輪郭の成形を行ってもよい。この場合には、より製造コストを削減することができる。また、第１実施形態の配向基板は、溝１６の底部から上部に向かって凹凸１０ａを形成するので、短時間のエッチングで画素電極９の表面に溝１６、突条１７および凹凸１０ａを成形することができる。したがって、さらに製造コストを削減することができる。
【００５１】
そして、上述した配向基板を用いて液晶装置を形成する。具体的には、上記のように形成したＴＦＴアレイ基板および対向基板のうち、一方の基板の周縁部にシール材を塗布し、さらに所定のセルギャップを実現するためのスペーサを散布する。そして、両基板における溝および突条の延在方向を所定角度ずらした状態で、シール材を介して両基板を貼り合わせる。さらに、シール材の一部に形成した液晶注入孔からＴＮ液晶等を注入し、液晶注入孔を封止材によって封止する。以上により、液晶装置が形成される。
【００５２】
［変形例］
図８は、第１実施形態にかかる配向基板の変形例の側面断面図である。図８に示す配向基板１１０では、基板本体１１０Ａの表面に、突条１１７、溝１１６および凹凸１１０ａに相当する形状が形成されている。そして、基板本体１１０Ａの上方に均一な厚さで画素電極１０９が形成され、画素電極１０９の表面に突条１１７、溝１１６および凹凸１１０ａが成形されている。さらにその突条１１７の表面に、絶縁膜１４１が形成されている。なお基板本体１１０Ａの表面において、突条１１７、溝１１６および凹凸１１０ａに相当する形状は、画素電極１０９の形成領域のみに選択的に形成し、それ以外の領域は概平坦面とするのが好ましい。これにより、画素電極１０９の形成領域以外の領域に、ＴＦＴ素子等を容易に形成することができる。また、上述したように液晶の注入時間を短縮することができる。
【００５３】
次に、上述した変形例の製造方法について説明する。図９および図１０は、上述した変形例の製造方法の説明図である。
図９（ａ）に示すように、基板本体１１０Ａの表面は、当初は概平坦面に形成しておく。そして、この基板本体１１０Ａの表面にレジスト１６０を塗布する。次に、第１実施形態と同様にＧＳＭ１６２を介してレジスト１６０を露光し、さらに露光したレジスト１６０を現像する。すると図９（ｂ）に示すように、レジスト１６０の上部に、突条、溝および凹凸に相当する形状がパターニングされる。
【００５４】
次に、パターニングされたレジスト１６０をマスクとして、基板本体１１０Ａをドライエッチングする。なおエッチャント１６４には、上記と同様にアルゴン等の不活性ガスを使用することができる。これにより、図１０（ａ）に示すように、基板本体１１０Ａの上部がレジストと同形状にパターニングされて、基板本体１１０Ａの上部に突条、溝および凹凸に相当する形状が形成される。
【００５５】
次に、図１０（ｂ）に示すように、基板本体１１０Ａの上方に均一な厚さで画素電極１０９を形成する。これにより、画素電極１０９の表面に、突条１１７、溝１１６および凹凸１１０ａが成形される。さらに、第１実施形態と同様に、突条１１７の表面のみに絶縁膜１４１を形成する。これにより、画素電極１０９の表面の一部に絶縁膜１４１が形成される。
【００５６】
上述した変形例では、画素電極１０９および絶縁膜１４１を均一な厚さに形成することができるので、液晶分子に対して安定した電圧を印加することが可能になる。したがって、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。なお、上述した変形例では、突条１１７、溝１１６および凹凸１１０ａに相当する形状を基板本体１１０Ａの表面に成形したが、図３に示す基板本体１１０Ａと画素電極１０９との間に形成される第１層間絶縁膜１２、第２層間絶縁膜４または第３層間絶縁膜７の表面に、突条、溝および凹凸に相当する形状を形成してもよい。特に、最表面の第３層間絶縁膜７に上記形状を形成すれば、画素電極９の表面に上記形状を忠実に再現することが可能となり、液晶分子の配向規制力を向上させることができる。
【００５７】
上述した第１実施形態の配向基板およびその変形例ではいずれも、電極の上部を、液晶分子を配向可能な形状に形成した。この構成によれば、液晶分子を配向させるために、別途配向膜を形成する必要がない。したがって、製造コストを低減することができる。また、強い光や熱によって配向膜が分解されることがなくなり、液晶装置の表示品質が低下することもない。さらに、配向膜のラビング処理が不要となり、ラビング布や配向膜材料のダストに起因する不具合の発生を回避することができる。したがって、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【００５８】
図１７は、第１実施形態の配向基板およびその変形例の性能表である。第１実施形態の配向基板およびその変形例ではいずれも、電極の表面の一部に絶縁膜を形成したので、電極の表面全体が液晶層に露出している場合と比べて、電極間の短絡の発生率を低減させることができる。また、電極の表面の一部のみに絶縁膜を形成したので、電極の表面全体に絶縁膜を形成する場合と比べて、焼き付きの発生率を低減させることができる。これにより、電極間の短絡および焼き付きの発生率をともに許容範囲内に抑えることが可能になる。したがって、信頼性の高い液晶装置を提供することが可能になり、液晶装置の歩留まりを向上させることが可能になる。
【００５９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態の配向基板につき、図１１および図１２を用いて説明する。第２実施形態の配向基板では、液晶分子を配向可能な凹凸が各突条の上部に形成され、その凹凸の上端部に電気絶縁体が形成されている点で第１実施形態と異なっている。その他の点は第１実施形態と同様であるから、その詳細な説明を省略する。また、上記構成はＴＦＴアレイ基板および対向基板に共通であるから、以下にはＴＦＴアレイ基板（以下、単に基板という）を例にして説明する。
【００６０】
図１１は、第２実施形態の配向基板の斜視図である。この基板２１０の画素電極２０９の表面には、複数の溝２１６および突条２１７が交互に平行に成形されている。そして各突条の上部には、複数の凹凸２１０ｂが形成されている。この凹凸２１０ｂは、突条２１７と同幅に形成され、突条２１７の延設方向に沿って周期的に配置されている。なお、凹凸２１０ｂの頂点と溝２１６の底面との間には段差Ｇが設けられている。第１実施形態と同様に、この段差Ｇの高さは３０〜５００ｎｍとされ、より好ましくは１００〜２５０ｎｍとされている。また、突条２１７の延設方向に沿った凹凸２１０ｂ断面は、緩斜面と急斜面とを有する三角形状（鋸歯形状）とされている。この緩斜面に沿って液晶分子が配置されることにより、液晶分子にプレチルト角が付与される。
【００６１】
一方、画素電極２０９の上端部である各凹凸２１０ｂの表面の上端部には、電気絶縁体である絶縁膜２４１が形成されている。この絶縁膜２４１は基板２１０の表面の一部に形成され、具体的には画素電極２０９の表面全体の１０〜３０％程度に形成されている。なお、画素電極２０９の表面全体の１０〜３０％程度に突条２１７を形成した場合には、凹凸２１０ｂの表面全体に絶縁膜を形成すればよい。また、画素電極２０９の表面全体の３０％以上に突条２１７を形成した場合には、凹凸２１０ｂの表面の一部に絶縁膜２４１を形成する。この場合、少なくとも画素電極２０９の上端部である凹凸２１０ｂの上端部に絶縁膜２４１を形成する。これにより、電極間の短絡の発生率を効率的に低減させることが可能になり、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【００６２】
図１２は、図１１のＣ−Ｃ線における側面断面図である。図１２に示すように、第２実施形態における基板本体２１０Ａの表面は概平坦面とされ、その上層に画素電極２０９が形成されている。さらに、その画素電極２０９の表面に絶縁膜２４１が形成されている。そして、積層配置された画素電極２０９および絶縁膜２４１の上部に、上述した突条２１７、溝２１６および凹凸２１０ｂが形成されている。なお、溝２１６は絶縁膜２４１を貫通して画素電極の中層部まで形成され、溝２１６の底面には画素電極２０９が露出している。また、凹凸２１０ｂは絶縁膜２４１から画素電極２０９の上層部にかけて形成され、凹凸２１０ｂの表面には絶縁膜２４１および／または画素電極２０９が露出している。
【００６３】
第２実施形態の配向基板２１０は、第１実施形態と同様の方法で製造する。すなわち、まず図６（ａ）と同様に、基板の上方に導電膜、絶縁膜およびレジストを順次形成する。そして、ＧＳＭを使用してレジストを露光する。その際、第１実施形態とは異なるＧＳＭを使用する。第１実施形態で使用したＧＳＭは、凹凸の頂部から底部にかけて段階的あるいは連続的に濃淡を変化させたパターンが、溝に対応するパターン上に形成されていた。しかし第２実施形態では、突条の上部に凹凸を形成するので、凹凸に対応するパターンが、突条に対応するパターン上に形成されているＧＳＭを使用する。次に、このＧＳＭを使用して露光したレジストを現像する。これにより、図６（ｂ）と同様に、突条、溝および凹凸に相当する形状がレジストにパターニングされる。そして図６（ｂ）と同様に、パターニングされたレジストをマスクとして、絶縁膜および導電膜をドライエッチングする。すると図１２に示すように、第２実施形態の配向基板２１０が形成される。上述した配向基板の製造方法では、絶縁膜２４１および画素電極２０９を一気に成形することが可能である。したがって、製造コストを削減することができる。
【００６４】
［変形例］
図１３は、第２実施形態にかかる配向基板の変形例の側面断面図である。図１３に示す変形例では、基板本体３１０Ａの表面に、突条３１７、溝３１６および凹凸３１０ｂに相当する形状が形成されている。ただし、第１実施形態の配向基板の変形例とは異なり、突条３１７に相当する形状の上部に、凹凸３１０ｂに相当する形状が形成されている。そして、基板本体３１０Ａの上方に均一な厚さで画素電極３０９が形成され、画素電極３０９の表面に、第２実施形態と同様の突条３１７、溝３１６および凹凸３１０ｂが成形されている。さらに、凹凸３１０ｂの上端部の表面に、絶縁膜３４１が形成されている。なお基板本体３１０Ａの表面において、突条３１７、溝３１６および凹凸３１０ｂに相当する形状は、画素電極３０９の形成領域のみに選択的に形成し、それ以外の領域は概平坦面とするのが好ましい。
【００６５】
第２実施形態の変形例にかかる配向基板は、第１実施形態の変形例と同様の方法で製造する。まず図９（ａ）と同様に、概平坦な基板本体の表面にレジストを形成する。次に、第２実施形態と同様のＧＳＭを使用してレジストを露光する。次に図９（ｂ）と同様に、露光されたレジストを現像して、突条、溝および凹凸に相当する形状をレジストにパターニングする。さらにパターニングされたレジストをマスクとして、基板本体をドライエッチングする。これにより、図１０（ａ）と同様に、突条、溝および凹凸に相当する形状が、基板本体の上部にパターニングされる。次に図１３に示すように、基板本体の上方に均一な厚さで画素電極３０９を形成する。これにより、画素電極３０９の表面に、突条３１７、溝３１６および凹凸３１０ｂが成形される。さらに、凹凸３１０ｂの上端部に絶縁膜３４１を形成する。以上により、画素電極３０９の表面の一部に絶縁膜３４１が形成される。
【００６６】
上述した第２実施形態の配向基板およびその変形例ではいずれも、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、液晶分子を配向可能な形状に電極の表面を成形したので、別途配向膜を形成する必要がなく、配向膜に起因する不具合の発生を回避することができる。また図１７に示すように、電極の表面の一部に絶縁膜を形成したので、電極間の短絡の発生率を低減することができる。また、電極の一部のみに絶縁膜を形成したので、焼き付きの発生率を低減することができる。したがって、電極間の短絡および焼き付きの発生率をともに許容範囲内に抑えることが可能になる。これにより、信頼性の高い液晶装置を提供することが可能になり、液晶装置の歩留まりを向上させることができる。
【００６７】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態の配向基板につき、図１４および図１５を用いて説明する。第３実施形態の配向基板では、液晶分子を配向可能な凹凸が各突条の上部および各溝の底部に形成され、各突条の上部に形成された凹凸の上端部に電気絶縁体が形成されている点で、第１実施形態および第２実施形態と異なっている。その他の点は第１実施形態および第２実施形態と同様であるから、その詳細な説明を省略する。また、上記構成はＴＦＴアレイ基板および対向基板に共通であるから、以下にはＴＦＴアレイ基板（以下、単に基板という）を例にして説明する。
【００６８】
図１４は、第３実施形態の配向基板の斜視図である。この基板４１０の画素電極４０９の表面には、複数の溝４１６および突条４１７が交互に平行に成形されている。そして各溝４１６の底部には、溝４１６の延設方向に沿って周期的に、複数の凹凸４１０ａが形成されている。また各突条４１７の上部には、突条４１７の延設方向に沿って周期的に、複数の凹凸４１０ｂが形成されている。なお、凹凸４１０ａの頂部と凹凸４１０ｂの底部との間には、段差Ｇが設けられている。第１および第２実施形態と同様に、この段差Ｇの高さは３０〜５００ｎｍとされ、より好ましくは１００〜２５０ｎｍとされている。さらに、凹凸４１０ａおよび凹凸４１０ｂの断面は、緩斜面と急斜面とを有する三角形状（鋸歯形状）とされている。この緩斜面に沿って液晶分子が配置されることにより、液晶分子にプレチルト角が付与される。
【００６９】
一方、画素電極４０９の上端部である各凹凸４１０ｂの上端部には、第２実施形態と同様に、電気絶縁体である絶縁膜４４１が形成されている。この絶縁膜４４１は基板４１０の表面の一部に形成され、具体的には画素電極４０９の表面全体の１０〜３０％程度に形成されている。なお、画素電極４０９の表面全体の１０〜３０％程度に突条４１７を形成した場合には、凹凸４１０ｂの表面全体に絶縁膜を形成すればよい。また、画素電極４０９の表面全体の３０％以上に突条４１７を形成した場合には、突条４１７の表面の一部に絶縁膜４４１を形成する。これにより、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【００７０】
図１５は、図１４のＤ−Ｄ線における側面断面図である。図１５に示すように、第３実施形態における基板本体４１０Ａの表面は概平坦面とされ、その上方に画素電極４０９が形成されている。さらに、その画素電極４０９の表面に絶縁膜４４１が形成されている。そして、積層配置された画素電極４０９および／または絶縁膜４４１の上部に、突条４１７および凹凸４１０ｂ、ならびに溝４１６および凹凸４１０ａが形成されている。なお凹凸４１０ａの表面には画素電極４０９が露出し、また凹凸４１０ｂの表面には絶縁膜４４１および／または画素電極４０９が露出している。
【００７１】
第３実施形態の配向基板４１０は、第１実施形態および第２実施形態と同様の方法で製造する。すなわち、まず図６（ａ）と同様に、基板の上方に導電膜、絶縁膜およびレジストを順次形成する。そして、ＧＳＭを使用してレジストを露光する。なお第３実施形態では、溝の底部および突条の上部にそれぞれ凹凸を形成するので、凹凸に対応するパターンが、溝に対応するパターン上および突条に対応するパターン上の両方に形成されているＧＳＭを使用する。次に、このＧＳＭを使用して露光したレジストを現像する。これにより、図６（ｂ）と同様に、突条、溝および凹凸に相当する形状がレジストにパターニングされる。そして図６（ｂ）と同様に、パターニングされたレジストをマスクとして、絶縁膜および導電膜をドライエッチングする。すると図１５に示すように、第３実施形態の配向基板４１０が形成される。上述した配向基板の製造方法では、絶縁膜４４１および画素電極４０９を一気に成形することが可能である。したがって、製造コストを削減することができる。
【００７２】
［変形例］
図１６は、第３実施形態にかかる配向基板の変形例の側面断面図である。図１６に示す変形例では、基板本体５１０Ａの表面に、溝５１６および凹凸５１０ａ、ならびに突条５１７および凹凸５１０ｂに相当する形状が形成されている。そして、基板本体５１０Ａの上層に均一な厚さで画素電極５０９が形成され、画素電極５０９の表面に、第３実施形態と同様の溝５１６および凹凸５１０ａならびに突条５１７および凹凸５１０ｂが成形されている。さらに、凹凸５１０ｂの上端部の表面に、絶縁膜５４１が形成されている。なお基板本体５１０Ａの表面において、溝５１６および凹凸５１０ａならびに突条５１７および凹凸５１０ｂに相当する形状は、画素電極５０９の形成領域のみに選択的に形成し、それ以外の領域は概平坦面とするのが好ましい。
【００７３】
第３実施形態の変形例にかかる配向基板は、第１実施形態および第２実施形態の変形例と同様の方法で製造する。まず図９（ａ）と同様に、概平坦な基板本体の表面にレジストを形成する。次に、第３実施形態と同様のＧＳＭを使用してレジストを露光する。次に図９（ｂ）と同様に、露光されたレジストを現像して、突条、溝および凹凸に相当する形状をレジストにパターニングする。さらにパターニングされたレジストをマスクとして、基板本体をドライエッチングする。これにより、図１０（ａ）と同様に、突条、溝および凹凸に相当する形状が、基板本体の上部にパターニングされる。次に図１６に示すように、基板本体の上方に均一な厚さで画素電極５０９を形成する。これにより、画素電極５０９の表面に、溝５１６および凹凸５１０ａならびに突条５１７および凹凸５１０ｂが形成される。さらに、凹凸５１０ｂの上端部に絶縁膜５４１を形成する。以上により、第３実施形態の変形例にかかる配向基板が形成される。
【００７４】
上述した第３実施形態の配向基板およびその変形例ではいずれも、第１実施形態および第２実施形態と同様の効果を奏することができる。特に、多数の凹凸により液晶分子を良好に配向させることができるので、別途配向膜を形成する必要がなく、配向膜に起因する不具合の発生を回避することができる。また図１７に示すように、電極の表面の一部に絶縁膜を形成したので、電極間の短絡の発生率を低減することができる。また、電極の一部のみに絶縁膜を形成したので、焼き付きの発生率を低減することができる。したがって、電極間の短絡および焼き付きの発生率をともに許容範囲内に抑えることが可能になる。これにより、信頼性の高い液晶装置を提供することが可能になり、液晶装置の歩留まりを向上させることができる。
【００７５】
［投射型表示装置］
次に、本発明の電子機器の具体例である投射型表示装置につき、図１８を用いて説明する。図１８は、投射型表示装置の要部を示す概略構成図である。この投射型表示装置は、第１〜第３実施形態のいずれかの透過型液晶装置を液晶光変調装置として備えたものである。
【００７６】
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液晶光変調装置、８２５はクロスダイクロイックプリズム、８２６は投射レンズ、８３１、８３２、８３３は入射側の偏光板、８３４、８３５、８３６は出射側の偏光板である。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。
【００７７】
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、赤色光用液晶光変調装置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、緑色光用液晶光変調装置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、青色光が青色光用液晶光変調装置８２４に入射される。
【００７８】
各光変調装置により変調された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上に投写され、画像が拡大されて表示される。
【００７９】
このように、投射型表示装置の液晶光変調装置８２２，８２３，８２４として、第１〜第３実施形態のいずれかの透過型液晶装置を使用すれば、光源８１０から照射される強い光や熱により配向膜が分解されることはない。また、長期間の使用後にも、液晶配向制御機能が低下することはなく、投射型表示装置の表示品質を低下させることがない。
【００８０】
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。たとえば、実施形態ではＴＮモードの液晶装置を例にして説明したが、本発明はＥＣＢモードや垂直配向モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、強誘電モード、反強誘電モードなど、電圧無印加時の液晶分子の配向状態がいかなる液晶装置にも適用することができる。また、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採用してもよい。また、実施形態では透過型液晶装置を例にして説明したが、本発明の液晶装置を反射型や半透過型の液晶装置に適用することも可能である。さらに、電子機器として３板式の投射型表示装置を例にして説明したが、本発明の液晶装置を単板式の投射型表示装置や直視型表示装置に適用することも可能である。
【００８１】
また、本発明の電子機器の他の具体例として、携帯電話を挙げることができる。この携帯電話は、第１〜第３実施形態のいずれかの透過型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、たとえば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】
【図１】液晶装置における複数の画素の等価回路図である。
【図２】ＴＦＴアレイ基板に形成された複数の画素の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’線における側面断面図である。
【図４】第１実施形態の配向基板の斜視図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線における側面断面図である。
【図６】配向基板の製造方法の第１説明図である。
【図７】配向基板の製造方法の第２説明図である。
【図８】第１実施形態の配向基板の変形例の側面断面図である。
【図９】配向基板の変形例の製造方法の第１説明図である。
【図１０】配向基板の変形例の製造方法の第２説明図である。
【図１１】第２実施形態の配向基板の斜視図である。
【図１２】図１１のＣ−Ｃ線における側面断面図である。
【図１３】第２実施形態の配向基板の変形例の側面断面図である。
【図１４】第３実施形態の配向基板の斜視図である。
【図１５】図１４のＤ−Ｄ線における側面断面図である。
【図１６】第３実施形態の配向基板の変形例の側面断面図である。
【図１７】実施形態の配向基板およびその変形例の性能表である。
【図１８】投射型表示装置の要部を示す構成図である。
【符号の説明】
９電極 １０基板 １０ａ凹凸 １６溝 １７突条 ４１絶縁膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、配向基板、配向基板の製造方法、液晶装置および電子機器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表示装置における光変調装置として、液晶装置が用いられている。液晶装置は、対向配置された一対の基板に液晶層が挟持されて構成されている。この一対の基板の内側には、液晶層に電圧を印加するための電極が形成されている。また、この電極の内側には、電圧無印加時において液晶分子の配列を制御する配向膜が形成されている。この配向膜として、高分子膜の表面にラビング処理を施したものが用いられている。そして、電圧無印加時と電圧印加時との液晶分子の配列変化に基づいて、液晶装置に画像表示が行われる構成となっている。
【０００３】
しかしながら、このような配向膜を備えた液晶装置を液晶プロジェクタの光変調装置に採用した場合には、光源から照射される強い光や熱によって配向膜が次第に分解されることがあった。そして長期間の使用後には、電圧無印加時に液晶分子を所望のプレチルト角に配列することができなくなるなど液晶分子の配向制御機能が低下して、液晶プロジェクタの表示品質が悪化することがあった。
【０００４】
そこで、配向膜の代わりに、電極の表面に凹凸を形成して液晶分子の配向制御を行う構成が、特許文献１の請求項１３に開示されている。この構成では、電極の表面に多数の平行な溝が形成されている。またこの溝に沿って、多数の鋸歯状の凸部が繰り返し形成されている。そして液晶分子は、各溝に沿って１軸方向に配向され、また各鋸歯状凸部に沿ってプレチルト角を持つようになっている。このように、液晶分子を配向可能な形状に電極の表面を成形することにより、配向膜を形成しない構成となっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１５２６１２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構成では、一対の基板の内側に形成された電極が液晶層に露出している。そのため、液晶層に導電性の異物が混入した場合には、この異物が一対の電極間に配置されて両電極を短絡させるおそれがあるという問題がある。
【０００７】
なお、電極間の短絡を回避するため、各電極の表面全体に電気絶縁膜を形成することも考えられる。しかしながら、電気絶縁膜を形成した状態で電極に通電すると、電気絶縁膜の表面に誘導電荷が発生する。そして、長期間の使用後には誘導電荷が恒常的に発生した状態となり、液晶分子が電気絶縁膜に引き付けられたまま動かなくなって、いわゆる焼き付き現象が発生する場合がある。この焼き付き現象が発生すると、液晶分子を配向制御することができなくなり、画像表示が不可能になるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、導電体間の短絡の発生率を低減することが可能であり、また焼き付きの発生率を低減することが可能な、配向基板およびその製造方法の提供を目的とする。
また、信頼性の高い液晶装置および電子機器の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の配向基板は、液晶分子を配向可能な基板であって、前記基板の上方に形成され、前記液晶分子に電圧を印加する導電体と、前記導電体の表面の一部に形成された電気絶縁体と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、導電体の表面に電気絶縁体を形成するので、導電体間の短絡の発生率を低減させることができる。また、導電体の表面の一部のみに電気絶縁体を形成するので、焼き付きの発生率を低減させることができる。これにより、導電体間の短絡および焼き付きの発生率をともに許容範囲内に抑えることが可能になる。
【００１０】
また、前記電気絶縁体は、少なくとも前記導電体の上端部に形成されていることが望ましい。
導電体間の短絡は、導電性を有する異物が各導電体の上端部の間に配置されることによって発生する。そこで、少なくとも導電体の上端部に電気絶縁体を形成することにより、導電体間の短絡の発生率を効率的に低減させることができる。
【００１１】
また、前記電気絶縁体の面積は、前記導電体の露出面積より小さくなっていることが望ましい。
この構成によれば、焼き付きの発生率を低減させることができる。もっとも、導電体の露出面積が大きくなるので導電体間の短絡の発生率は高くなる。しかし、導電体間の短絡は液晶装置の組み立て直後に発生する場合が多く、製品出荷前の検査により不良品を排除すれば、ユーザーのもとで故障が発生する可能性は低い。これに対して、焼き付きはユーザーによる長期間の使用後に発生するものである。そこで、電気絶縁体の面積を小さくして焼き付きの発生率を低減させておけば、ユーザーに対して信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【００１２】
また、前記電気絶縁体は、可視光透過性を有する材料で構成されていることが望ましい。
この構成によれば、本発明の配向基板を備えた液晶装置が可視光を透過するようになり、液晶装置を光変調手段として機能させることができる。
【００１３】
また、前記電気絶縁体は、耐光性を有する材料で構成されていることが望ましい。
この構成によれば、本発明の配向基板を備えた液晶装置を投射型表示装置の光変調手段として採用した場合でも、光源から照射される強い光や熱により電気絶縁体が分解されにくくなる。したがって、長期間にわたって導電体間の短絡を防止することができる。
【００１４】
また、前記電気絶縁体および／または前記導電体の表面は、前記液晶分子を配向可能な形状に成形されていることが望ましい。
この構成によれば、液晶分子を配向させるために、別途配向膜を形成する必要がない。したがって、製造コストを削減することができる。また、強い光や熱によって配向膜が分解されることがなくなり、液晶装置の表示品質が低下することもない。さらに、配向膜のラビング処理が不要となり、ラビング布や配向膜材料のダストに起因する不具合の発生を回避することができる。したがって、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【００１５】
なお、前記導電体の表面には、前記液晶分子を配向可能な複数の溝と、前記各溝を隔てる複数の突条とが、互いに平行に形成され、前記各溝の底部には、前記液晶分子を配向可能な複数の凹凸が、前記各溝の延在する方向に沿って周期的に形成され、前記各突条の表面の全部または一部に、前記電気絶縁体が形成されていることが望ましい。
この構成によれば、溝、突条および凹凸により液晶分子を配向させることが可能であり、配向膜を形成する必要がない。したがって、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。また、短時間のエッチングで導電体の表面に溝、突条および凹凸を形成することが可能であり、製造コストを削減することができる。さらに、導電体の上端部である突条の表面に電気絶縁体を形成するので、導電体間の短絡の発生率を低減させることができる。
【００１６】
また、前記導電体の表面には、前記液晶分子を配向可能な複数の溝と、前記各溝を隔てる複数の突条とが、互いに平行に形成され、前記各突条の上部には、前記液晶分子を配向可能な複数の凹凸が、前記各突条の延在する方向に沿って周期的に形成されて、前記各凹凸の表面の全部または一部に、前記電気絶縁体が形成されていてもよい。
この構成によっても、溝、突条および凹凸により液晶分子を配向させることが可能であり、配向膜を形成する必要がない。したがって、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。また、導電体の上端部である凹凸の表面に電気絶縁体を形成するので、導電体間の短絡の発生率を低減させることができる。
【００１７】
また、前記導電体の表面には、前記液晶分子を配向可能な複数の溝と、前記各溝を隔てる複数の突条とが、互いに平行に形成され、前記各溝の底部には、前記液晶分子を配向可能な複数の凹凸が、前記各溝の延在する方向に沿って周期的に形成され、前記各突条の上部には、前記液晶分子を配向可能な複数の凹凸が、前記各突条の延在する方向に沿って周期的に形成されて、前記各突条の上部に形成された前記各凹凸の表面の全部または一部に、前記電気絶縁体が形成されていてもよい。
この構成によれば、多数の凹凸により液晶分子を良好に配向させることが可能であり、配向膜を形成する必要がない。したがって、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。さらに、突条の上部に形成された凹凸の表面に電気絶縁体を形成することにより、導電体の上端部に電気絶縁体が形成されるので、導電体間の短絡の発生率を低減させることができる。
【００１８】
一方、本発明の配向基板の製造方法は、基板本体の表面に導電体を形成する工程と、前記導電体の表面に電気絶縁体を形成する工程と、前記電気絶縁体の表面にマスク材を形成する工程と、前記マスク材を、液晶分子を配向可能な形状に成形する工程と、成形された前記マスク材を介して、前記電気絶縁体および／または前記導電体をエッチングすることにより、前記液晶分子を配向可能な形状に、前記電気絶縁体および／または前記導電体の表面を成形する工程と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、電気絶縁体および／または導電体の表面に液晶分子を配向可能な形状が成形されるので、配向膜を形成する必要がない。したがって、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。また、電気絶縁体および導電体を一気に成形することが可能であり、製造コストを削減することができる。
【００１９】
また、本発明の他の配向基板の製造方法は、基板本体の表面にマスク材を形成する工程と、前記マスク材を、液晶分子を配向可能な形状に成形する工程と、成形された前記マスク材を介して、前記基板本体の表面をエッチングすることにより、前記液晶分子を配向可能な形状に、前記基板本体の表面を成形する工程と、前記基板本体の表面に導電体を形成する工程と、前記導電体の表面の一部に電気絶縁体を形成する工程と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、電気絶縁体および／または導電体の表面に液晶分子を配向可能な形状が成形されるので、配向膜を形成する必要がない。また、導電体および電気絶縁体を均一な厚さに形成することができるので、液晶分子に対して安定した電圧を印加することが可能になる。したがって、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【００２０】
一方、本発明の液晶装置は、上述した配向基板を備えたことを特徴とする。また、上述した配向基板の製造方法を使用して製造したことを特徴とする。これにより、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【００２１】
また、対向配置された一対の基板と、前記一対の基板により挟持される液晶層と、前記各基板の前記液晶層側の表面に形成され前記液晶層に電圧を印加する導電体と、前記導電体の表面の一部に形成された電気絶縁体と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、導電体の表面に電気絶縁体を形成するので、導電体間の短絡の発生率を低減させることができる。また、導電体の表面の一部のみに電気絶縁体を形成するので、焼き付きの発生率を低減させることができる。これにより、導電体間の短絡および焼き付きの発生率をともに許容範囲内に抑えることが可能になり、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【００２２】
一方、本発明の電子機器は、上述した液晶装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、信頼性の高い電子機器を提供することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
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実施形態］
本発明の第１実施形態にかかる液晶装置および配向基板につき、図１ないし図７を用いて説明する。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。図１は、透過型液晶装置の画像表示領域を構成すべく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２はＴＦＴアレイ基板に形成された複数の画素の平面図であり、図３は図２のＡ−Ａ’線における側面断面図である。
【００２５】
［液晶装置］
図１に示すように、透過型液晶装置の画像表示領域を構成すべくマトリクス状に配置された複数の画素には、導電体である画素電極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が電気的に接続されている。各データ線６ａには画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが供給される。なお画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、各データ線６ａに対してこの順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線６ａに対してグループ毎に供給してもよい。
【００２６】
また、ＴＦＴ素子３０のゲートには、走査線３ａが電気的に接続されている。走査線３ａには、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。なお走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍは、各走査線３ａに対してこの順に線順次で印加する。また、ＴＦＴ素子３０のドレインには、画素電極９が電気的に接続されている。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状態にすると、データ線６ａから供給された画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが、各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれる。
【００２７】
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、保持された画素信号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７０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、液晶に入射した光が変調されて階調表示が可能となる。
【００２８】
［平面構造］
次に、図２を用いて、実施形態の液晶装置の平面構造について説明する。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。実施形態では、各画素電極９の形成された領域が画素であり、マトリクス状に配置された各画素ごとに表示を行うことが可能な構造になっている。
【００２９】
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が電気的に接続されている。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が電気的に接続されている。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。なお走査線３ａは、チャネル領域１ａ’との対向部分においてゲート電極として機能する。
【００３０】
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）に突出した突出部（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２中に右上がりの斜線で示した領域には、第１遮光膜１１ａが形成されている。そして、容量線３ｂの突出部と第１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、後述する蓄積容量が形成されている。
【００３１】
［断面構造］
次に、図３を用いて、実施形態の液晶装置の断面構造について説明する。なお、図３は図２のＡ−Ａ’線における側面断面図である。図３に示すように、実施形態の液晶装置は、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。
【００３２】
ＴＦＴアレイ基板１０は、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や導電体である画素電極９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導電体である共通電極２１などを主体として構成されている。さらに、液晶層５０はＴＮ液晶等によって構成されている。
【００３３】
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。なお、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。
【００３４】
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、その一部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、データ線６ａが高濃度ソース領域１ｄと電気的に接続されている。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、画素電極９が高濃度ドレイン領域１ｅと電気的に接続されている。
【００３５】
なお、実施形態では、半導体膜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、上述した蓄積容量７０が構成されている。
【００３６】
また、ＴＦＴ素子３０の形成領域に対応するＴＦＴアレイ基板１０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、対向基板２０側から入射し、ＴＦＴアレイ基板１０の外面（ＴＦＴアレイ基板１０と空気との界面）で反射されて液晶層５０へと戻る光が、少なくとも半導体層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に入射することを防止するものである。なお、第１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。これにより、第１遮光膜１１ａは第３蓄積容量電極として機能し、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が形成されている。
【００３７】
一方、データ線６ａ、走査線３ａおよびＴＦＴ素子３０の形成領域に対応する対向基板２０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、対向基板２０側からの入射光が、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に侵入するのを防止するものである。また、対向基板２０および第２遮光膜２３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。
【００３８】
［配向基板］
上述したＴＦＴアレイ基板１０および対向基板２０の表面は、次述するように液晶分子を配向可能な形状に成形されている。したがって、ＴＦＴアレイ基板１０および対向基板２０は、第１実施形態の配向基板を構成している。実施形態では、ＴＦＴアレイ基板１０および対向基板２０の表面形状と、これらの表面に形成された電気絶縁体とが特徴的な構成である。この特徴的な構成はＴＦＴアレイ基板１０および対向基板２０に共通であるから、以下にはＴＦＴアレイ基板１０を例にして説明する。
【００３９】
図４は、第１実施形態の配向基板の斜視図である。ＴＦＴアレイ基板（以下、単に基板という）１０の画素電極の表面には、複数の溝１６および突条１７が交互に平行に成形されている。すなわち、各突条１７の間には溝１６が配置され、各溝１６は所定幅で直線状に形成されている。また、各溝１６を隔てるように突条１７が配置され、各突条１７は所定幅で直線状に形成されている。なお、溝１６および突条１７は、液晶分子を配向すべき方向に沿って延設されている。そして、基板１０の表面付近の液晶分子が、溝１６の内部に侵入し側壁に沿って配置されることにより、溝１６の延設方向に沿って配向される。なお、液晶層において液晶分子をツイスト配向させる場合には、ＴＦＴアレイ基板１０における溝１６および突条１７の延設方向と、対向基板２０における溝１６および突条１７の延設方向とを、相互に所定角度ねじれた状態で配置する。
【００４０】
一方、各溝１６の底部には、複数の凹凸１０ａが形成されている。この凹凸１０ａは、溝１６と同幅に形成され、溝１６の延設方向に沿って周期的に配置されている。なお、凹凸１０ａの頂点と突条１７の表面との間には段差Ｇが設けられている。この段差Ｇの高さは３０〜５００ｎｍとされ、より好ましくは１００〜２５０ｎｍとされている。これにより、液晶分子を溝１６の内部で配向させることが可能となり、また溝１６と突条１７とのリタデーションの差に起因する表示品質の低下を防止することが可能となる。さらに、溝１６の延設方向に沿った凹凸１０ａの断面は、緩斜面と急斜面とを有する三角形状（鋸歯形状）とされている。この緩斜面の傾きは、液晶分子に付与すべきプレチルト角と同等に設定されている。そして、溝１６の内部に侵入した液晶分子が、緩斜面に沿って配置されることにより、液晶分子にプレチルト角が付与される。
【００４１】
一方、各突条１７の表面には電気絶縁体である絶縁膜４１が形成されている。この絶縁膜４１は、可視光透過性を有する樹脂等の有機材料または無機材料によって構成されている。これにより、基板１０を備えた液晶装置が可視光を透過するようになり、液晶装置を光変調手段として機能させることができる。もっとも、絶縁膜４１は画素電極の一部のみに形成するので、窒化ケイ素（ＳｉＮ）等の可視光透過性が若干低い材料で構成することも可能である。また、絶縁膜４１は耐光性を有する材料によって構成されている。これにより、基板１０を備えた液晶装置を投射型表示装置の光変調手段として使用した場合でも、光源から照射される強い光や熱により絶縁膜４１が分解されにくくなる。したがって、投射型表示装置を長期間にわたり使用した場合でも、液晶装置における電極間の短絡を防止することができる。このように可視光透過性および耐光性を有する電気絶縁性材料として、具体的には酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等を使用することができる。
【００４２】
この絶縁膜４１は、基板１０の表面の一部に形成されている。すなわち、画素電極の表面の５〜９５％程度を覆うように絶縁膜４１が形成されている。なお画素電極の露出面積より、絶縁膜４１の面積が小さくなるように、絶縁膜４１を形成するのが好ましい。具体的には、画素電極の表面全体の１０〜３０％程度に絶縁膜４１を形成する。このように、絶縁膜４１の面積を小さくすることにより、焼き付きの発生率を低減させることができる。もっとも、電極の露出面積が大きくなるので、電極間の短絡の発生率は高くなる。しかし、電極間の短絡は液晶装置の組み立て直後に発生するものであり、製品出荷前の検査により不良品を排除すれば、ユーザーのもとで故障が発生する可能性は低い。これに対して、焼き付きはユーザーによる長期間の使用後に発生するものである。そこで、電極間の短絡の有無を出荷前検査で確認することを前提に、絶縁膜４１の面積を小さくして焼き付きの発生率を低減させておけば、ユーザーに対して信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【００４３】
この絶縁膜４１は、ＴＦＴアレイ基板１０の画素電極と、対向基板２０の共通電極との、電極間の短絡を防止するものである。特に、液晶層の内部に混入した導電性を有する異物が電極間に挟み込まれることにより、電極間が短絡するのを防止するものである。そのため絶縁膜４１は、少なくとも基板１０の上端部に形成されている。具体的には、基板１０の上端部である突条１７の表面に絶縁膜４１が形成されている。なお、画素電極の表面全体の１０〜３０％程度に突条１７を形成した場合には、突条１７の表面全体に絶縁膜４１を形成すればよい。また、画素電極の表面全体の３０％以上に突条１７を形成した場合には、突条１７の表面の一部に絶縁膜４１を形成する。これにより、上述したように信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【００４４】
図５は、図４のＢ−Ｂ線における側面断面図である。なお図５以下の各図では、理解の容易化のため、基板本体１０Ａと画素電極９との間に形成されるＴＦＴ素子や各種配線等の記載を省略している。図５に示すように、第１実施形態における基板本体１０Ａの表面は概平坦面とされ、その上層に画素電極９が形成されている。そして、その画素電極９の表面に、上述した突条１７、溝１６および凹凸１０ａが成形されている。さらに突条１７の表面に、上述した絶縁膜４１が形成されている。なお、凹凸１０ａの緩斜面の上方に液晶分子４９が配置され、その液晶分子４９にプレチルト角が付与されている。このように、画素電極９の表面が液晶分子を配向可能な形状に成形されているので、画素電極９の表面に配向膜は形成されていない。すなわち、画素電極９および絶縁膜４１が液晶層に対して剥き出しとなっている。なお、基板本体１０Ａの表面を概平坦面とすることにより、ＴＦＴ素子等を容易に形成することができる。また、画素電極９の表面のみに突条１７、溝１６および凹凸１０ａを成形するので、画素電極９の形成領域以外の領域は概平坦面となる。これにより、液晶の注入時における障害物が少なくなり、注入時間を短縮することができる。
【００４５】
［製造方法］
次に、第１実施形態の配向基板の製造方法について説明する。図６および図７は、第１実施形態の配向基板の製造方法の説明図である。
【００４６】
まず図６（ａ）に示すように、基板本体１０Ａの上層に、スパッタ法等により電極用の導電膜９ａを形成する。なお導電膜９ａは、この段階では平坦膜として形成しておく。次に、導電膜９ａの表面に、ＣＶＤ法等により絶縁膜４１を形成する。なお絶縁膜４１は、この段階では導電膜９ａの表面全体に形成しておく。次に、絶縁膜４１の表面に、マスク材としてたとえばレジスト６０を塗布する。レジスト６０は、スピンコート法等により、絶縁膜４１の表面に均一の厚さで塗布する。そして、基板１０の全体を露光装置に投入し、レジスト６０を露光する。レジスト６０の露光には、グレースケールマスク（以下、単にＧＳＭという）５２を使用する。ＧＳＭは、濃淡が段階的あるいは連続的に変化するフォトマスクであり、濃部から淡部にかけて光透過性が大きくなって、レジストの深い位置まで露光できるようになっている。第１実施形態のＧＳＭは、突条に対応する部分が濃部とされ、溝に対応する部分が淡部とされている。さらに溝に対応する部分では、凹凸の頂部に対応する部分から底部に対応する部分にかけて段階的あるいは連続的に濃淡を変化させている。このように形成されたＧＳＭ５２を介して、紫外線等の光５３を照射することにより、レジスト６０を露光する。
【００４７】
次に図６（ｂ）に示すように、レジスト６０を現像する。これにより、ポジ型レジストの場合には露光された部分が除去される。第１実施形態では、突条に対応する部分が露光されず、凹凸の頂部から底部にかけて深い位置まで露光されているので、突条、溝および凹凸に対応する形状がレジスト６０の上部にパターニングされる。なお、ＧＳＭを使用したドライエッチングによることなく、転写型を押圧することによってレジスト６０の上部をパターニングしてもよい。この転写型として、レジスト６０に形成すべき突条、溝および凹凸の反転形状がパターニングされているものを使用する。なお、転写型は石英等の基板で構成され、基板に対するパターニングは集束イオンビーム加工法（ＦＩＢ）等によって行うことができる。
【００４８】
次に図７（ａ）に示すように、パターニングされたレジスト６０を介して、絶縁膜４１および導電膜９ａをドライエッチングする。ドライエッチングには、イオンエッチング法等を使用することができる。なお、レジスト６０をエッチングするには、エッチャント５４として酸素ガス等が好適であり、また酸化ケイ素等からなる絶縁膜４１およびＩＴＯ等からなる導電膜９ａをエッチングするためには、エッチャント５４としてフッ素系のガスが好適である。ところが、いずれか一方のガスのみを使用した場合には選択比が問題となる。そこで両方のガスを適量比で混合して使用する。このように混合ガスでエッチングを行なうことによりレジスト６０と絶縁膜４１および導電膜９ａとの選択比を適切な値に調整することができる。一方で、両方のガスを使用した場合には工程管理が複雑になる。そこで、エッチャント５４としてアルゴン等の不活性ガスを使用することもできる。このように、プラズマ化した不活性ガスのみでエッチングを行うことにより、工程管理が単純化される。また選択比が小さくなり、絶縁膜４１および導電膜９ａをレジスト６０と同形状に正確にパターニングすることができる。
【００４９】
上述したようにドライエッチングを行うと、レジスト６０の薄肉部では、レジスト６０に続いて絶縁膜４１および導電膜９ａが順にエッチングされる。また、レジスト６０の厚肉部では、レジスト６０のみがエッチングされて絶縁膜４１および導電膜９ａはエッチングされない。これにより、絶縁膜４１および導電膜９ａはレジスト６０と同形状にパターニングされる。以上により、図７（ｂ）に示すように、画素電極９の上部に、上述した突条１７、溝１６および凹凸１０ａが形成される。また突条１７の表面のみに、上述した絶縁膜４１が配置される。
【００５０】
このように、第１実施形態の配向基板の製造方法では、電気絶縁膜および電極を一気に成形することが可能であり、製造コストを削減することができる。なお、画素電極９の表面の成形と同時に、画素電極９の輪郭の成形を行ってもよい。この場合には、より製造コストを削減することができる。また、第１実施形態の配向基板は、溝１６の底部から上部に向かって凹凸１０ａを形成するので、短時間のエッチングで画素電極９の表面に溝１６、突条１７および凹凸１０ａを成形することができる。したがって、さらに製造コストを削減することができる。
【００５１】
そして、上述した配向基板を用いて液晶装置を形成する。具体的には、上記のように形成したＴＦＴアレイ基板および対向基板のうち、一方の基板の周縁部にシール材を塗布し、さらに所定のセルギャップを実現するためのスペーサを散布する。そして、両基板における溝および突条の延在方向を所定角度ずらした状態で、シール材を介して両基板を貼り合わせる。さらに、シール材の一部に形成した液晶注入孔からＴＮ液晶等を注入し、液晶注入孔を封止材によって封止する。以上により、液晶装置が形成される。
【００５２】
［変形例］
図８は、第１実施形態にかかる配向基板の変形例の側面断面図である。図８に示す配向基板１１０では、基板本体１１０Ａの表面に、突条１１７、溝１１６および凹凸１１０ａに相当する形状が形成されている。そして、基板本体１１０Ａの上方に均一な厚さで画素電極１０９が形成され、画素電極１０９の表面に突条１１７、溝１１６および凹凸１１０ａが成形されている。さらにその突条１１７の表面に、絶縁膜１４１が形成されている。なお基板本体１１０Ａの表面において、突条１１７、溝１１６および凹凸１１０ａに相当する形状は、画素電極１０９の形成領域のみに選択的に形成し、それ以外の領域は概平坦面とするのが好ましい。これにより、画素電極１０９の形成領域以外の領域に、ＴＦＴ素子等を容易に形成することができる。また、上述したように液晶の注入時間を短縮することができる。
【００５３】
次に、上述した変形例の製造方法について説明する。図９および図１０は、上述した変形例の製造方法の説明図である。
図９（ａ）に示すように、基板本体１１０Ａの表面は、当初は概平坦面に形成しておく。そして、この基板本体１１０Ａの表面にレジスト１６０を塗布する。次に、第１実施形態と同様にＧＳＭ１６２を介してレジスト１６０を露光し、さらに露光したレジスト１６０を現像する。すると図９（ｂ）に示すように、レジスト１６０の上部に、突条、溝および凹凸に相当する形状がパターニングされる。
【００５４】
次に、パターニングされたレジスト１６０をマスクとして、基板本体１１０Ａをドライエッチングする。なおエッチャント１６４には、上記と同様にアルゴン等の不活性ガスを使用することができる。これにより、図１０（ａ）に示すように、基板本体１１０Ａの上部がレジストと同形状にパターニングされて、基板本体１１０Ａの上部に突条、溝および凹凸に相当する形状が形成される。
【００５５】
次に、図１０（ｂ）に示すように、基板本体１１０Ａの上方に均一な厚さで画素電極１０９を形成する。これにより、画素電極１０９の表面に、突条１１７、溝１１６および凹凸１１０ａが成形される。さらに、第１実施形態と同様に、突条１１７の表面のみに絶縁膜１４１を形成する。これにより、画素電極１０９の表面の一部に絶縁膜１４１が形成される。
【００５６】
上述した変形例では、画素電極１０９および絶縁膜１４１を均一な厚さに形成することができるので、液晶分子に対して安定した電圧を印加することが可能になる。したがって、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。なお、上述した変形例では、突条１１７、溝１１６および凹凸１１０ａに相当する形状を基板本体１１０Ａの表面に成形したが、図３に示す基板本体１１０Ａと画素電極１０９との間に形成される第１層間絶縁膜１２、第２層間絶縁膜４または第３層間絶縁膜７の表面に、突条、溝および凹凸に相当する形状を形成してもよい。特に、最表面の第３層間絶縁膜７に上記形状を形成すれば、画素電極９の表面に上記形状を忠実に再現することが可能となり、液晶分子の配向規制力を向上させることができる。
【００５７】
上述した第１実施形態の配向基板およびその変形例ではいずれも、電極の上部を、液晶分子を配向可能な形状に形成した。この構成によれば、液晶分子を配向させるために、別途配向膜を形成する必要がない。したがって、製造コストを低減することができる。また、強い光や熱によって配向膜が分解されることがなくなり、液晶装置の表示品質が低下することもない。さらに、配向膜のラビング処理が不要となり、ラビング布や配向膜材料のダストに起因する不具合の発生を回避することができる。したがって、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【００５８】
図１７は、第１実施形態の配向基板およびその変形例の性能表である。第１実施形態の配向基板およびその変形例ではいずれも、電極の表面の一部に絶縁膜を形成したので、電極の表面全体が液晶層に露出している場合と比べて、電極間の短絡の発生率を低減させることができる。また、電極の表面の一部のみに絶縁膜を形成したので、電極の表面全体に絶縁膜を形成する場合と比べて、焼き付きの発生率を低減させることができる。これにより、電極間の短絡および焼き付きの発生率をともに許容範囲内に抑えることが可能になる。したがって、信頼性の高い液晶装置を提供することが可能になり、液晶装置の歩留まりを向上させることが可能になる。
【００５９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態の配向基板につき、図１１および図１２を用いて説明する。第２実施形態の配向基板では、液晶分子を配向可能な凹凸が各突条の上部に形成され、その凹凸の上端部に電気絶縁体が形成されている点で第１実施形態と異なっている。その他の点は第１実施形態と同様であるから、その詳細な説明を省略する。また、上記構成はＴＦＴアレイ基板および対向基板に共通であるから、以下にはＴＦＴアレイ基板（以下、単に基板という）を例にして説明する。
【００６０】
図１１は、第２実施形態の配向基板の斜視図である。この基板２１０の画素電極２０９の表面には、複数の溝２１６および突条２１７が交互に平行に成形されている。そして各突条の上部には、複数の凹凸２１０ｂが形成されている。この凹凸２１０ｂは、突条２１７と同幅に形成され、突条２１７の延設方向に沿って周期的に配置されている。なお、凹凸２１０ｂの頂点と溝２１６の底面との間には段差Ｇが設けられている。第１実施形態と同様に、この段差Ｇの高さは３０〜５００ｎｍとされ、より好ましくは１００〜２５０ｎｍとされている。また、突条２１７の延設方向に沿った凹凸２１０ｂ断面は、緩斜面と急斜面とを有する三角形状（鋸歯形状）とされている。この緩斜面に沿って液晶分子が配置されることにより、液晶分子にプレチルト角が付与される。
【００６１】
一方、画素電極２０９の上端部である各凹凸２１０ｂの表面の上端部には、電気絶縁体である絶縁膜２４１が形成されている。この絶縁膜２４１は基板２１０の表面の一部に形成され、具体的には画素電極２０９の表面全体の１０〜３０％程度に形成されている。なお、画素電極２０９の表面全体の１０〜３０％程度に突条２１７を形成した場合には、凹凸２１０ｂの表面全体に絶縁膜を形成すればよい。また、画素電極２０９の表面全体の３０％以上に突条２１７を形成した場合には、凹凸２１０ｂの表面の一部に絶縁膜２４１を形成する。この場合、少なくとも画素電極２０９の上端部である凹凸２１０ｂの上端部に絶縁膜２４１を形成する。これにより、電極間の短絡の発生率を効率的に低減させることが可能になり、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【００６２】
図１２は、図１１のＣ−Ｃ線における側面断面図である。図１２に示すように、第２実施形態における基板本体２１０Ａの表面は概平坦面とされ、その上層に画素電極２０９が形成されている。さらに、その画素電極２０９の表面に絶縁膜２４１が形成されている。そして、積層配置された画素電極２０９および絶縁膜２４１の上部に、上述した突条２１７、溝２１６および凹凸２１０ｂが形成されている。なお、溝２１６は絶縁膜２４１を貫通して画素電極の中層部まで形成され、溝２１６の底面には画素電極２０９が露出している。また、凹凸２１０ｂは絶縁膜２４１から画素電極２０９の上層部にかけて形成され、凹凸２１０ｂの表面には絶縁膜２４１および／または画素電極２０９が露出している。
【００６３】
第２実施形態の配向基板２１０は、第１実施形態と同様の方法で製造する。すなわち、まず図６（ａ）と同様に、基板の上方に導電膜、絶縁膜およびレジストを順次形成する。そして、ＧＳＭを使用してレジストを露光する。その際、第１実施形態とは異なるＧＳＭを使用する。第１実施形態で使用したＧＳＭは、凹凸の頂部から底部にかけて段階的あるいは連続的に濃淡を変化させたパターンが、溝に対応するパターン上に形成されていた。しかし第２実施形態では、突条の上部に凹凸を形成するので、凹凸に対応するパターンが、突条に対応するパターン上に形成されているＧＳＭを使用する。次に、このＧＳＭを使用して露光したレジストを現像する。これにより、図６（ｂ）と同様に、突条、溝および凹凸に相当する形状がレジストにパターニングされる。そして図６（ｂ）と同様に、パターニングされたレジストをマスクとして、絶縁膜および導電膜をドライエッチングする。すると図１２に示すように、第２実施形態の配向基板２１０が形成される。上述した配向基板の製造方法では、絶縁膜２４１および画素電極２０９を一気に成形することが可能である。したがって、製造コストを削減することができる。
【００６４】
［変形例］
図１３は、第２実施形態にかかる配向基板の変形例の側面断面図である。図１３に示す変形例では、基板本体３１０Ａの表面に、突条３１７、溝３１６および凹凸３１０ｂに相当する形状が形成されている。ただし、第１実施形態の配向基板の変形例とは異なり、突条３１７に相当する形状の上部に、凹凸３１０ｂに相当する形状が形成されている。そして、基板本体３１０Ａの上方に均一な厚さで画素電極３０９が形成され、画素電極３０９の表面に、第２実施形態と同様の突条３１７、溝３１６および凹凸３１０ｂが成形されている。さらに、凹凸３１０ｂの上端部の表面に、絶縁膜３４１が形成されている。なお基板本体３１０Ａの表面において、突条３１７、溝３１６および凹凸３１０ｂに相当する形状は、画素電極３０９の形成領域のみに選択的に形成し、それ以外の領域は概平坦面とするのが好ましい。
【００６５】
第２実施形態の変形例にかかる配向基板は、第１実施形態の変形例と同様の方法で製造する。まず図９（ａ）と同様に、概平坦な基板本体の表面にレジストを形成する。次に、第２実施形態と同様のＧＳＭを使用してレジストを露光する。次に図９（ｂ）と同様に、露光されたレジストを現像して、突条、溝および凹凸に相当する形状をレジストにパターニングする。さらにパターニングされたレジストをマスクとして、基板本体をドライエッチングする。これにより、図１０（ａ）と同様に、突条、溝および凹凸に相当する形状が、基板本体の上部にパターニングされる。次に図１３に示すように、基板本体の上方に均一な厚さで画素電極３０９を形成する。これにより、画素電極３０９の表面に、突条３１７、溝３１６および凹凸３１０ｂが成形される。さらに、凹凸３１０ｂの上端部に絶縁膜３４１を形成する。以上により、画素電極３０９の表面の一部に絶縁膜３４１が形成される。
【００６６】
上述した第２実施形態の配向基板およびその変形例ではいずれも、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、液晶分子を配向可能な形状に電極の表面を成形したので、別途配向膜を形成する必要がなく、配向膜に起因する不具合の発生を回避することができる。また図１７に示すように、電極の表面の一部に絶縁膜を形成したので、電極間の短絡の発生率を低減することができる。また、電極の一部のみに絶縁膜を形成したので、焼き付きの発生率を低減することができる。したがって、電極間の短絡および焼き付きの発生率をともに許容範囲内に抑えることが可能になる。これにより、信頼性の高い液晶装置を提供することが可能になり、液晶装置の歩留まりを向上させることができる。
【００６７】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態の配向基板につき、図１４および図１５を用いて説明する。第３実施形態の配向基板では、液晶分子を配向可能な凹凸が各突条の上部および各溝の底部に形成され、各突条の上部に形成された凹凸の上端部に電気絶縁体が形成されている点で、第１実施形態および第２実施形態と異なっている。その他の点は第１実施形態および第２実施形態と同様であるから、その詳細な説明を省略する。また、上記構成はＴＦＴアレイ基板および対向基板に共通であるから、以下にはＴＦＴアレイ基板（以下、単に基板という）を例にして説明する。
【００６８】
図１４は、第３実施形態の配向基板の斜視図である。この基板４１０の画素電極４０９の表面には、複数の溝４１６および突条４１７が交互に平行に成形されている。そして各溝４１６の底部には、溝４１６の延設方向に沿って周期的に、複数の凹凸４１０ａが形成されている。また各突条４１７の上部には、突条４１７の延設方向に沿って周期的に、複数の凹凸４１０ｂが形成されている。なお、凹凸４１０ａの頂部と凹凸４１０ｂの底部との間には、段差Ｇが設けられている。第１および第２実施形態と同様に、この段差Ｇの高さは３０〜５００ｎｍとされ、より好ましくは１００〜２５０ｎｍとされている。さらに、凹凸４１０ａおよび凹凸４１０ｂの断面は、緩斜面と急斜面とを有する三角形状（鋸歯形状）とされている。この緩斜面に沿って液晶分子が配置されることにより、液晶分子にプレチルト角が付与される。
【００６９】
一方、画素電極４０９の上端部である各凹凸４１０ｂの上端部には、第２実施形態と同様に、電気絶縁体である絶縁膜４４１が形成されている。この絶縁膜４４１は基板４１０の表面の一部に形成され、具体的には画素電極４０９の表面全体の１０〜３０％程度に形成されている。なお、画素電極４０９の表面全体の１０〜３０％程度に突条４１７を形成した場合には、凹凸４１０ｂの表面全体に絶縁膜を形成すればよい。また、画素電極４０９の表面全体の３０％以上に突条４１７を形成した場合には、突条４１７の表面の一部に絶縁膜４４１を形成する。これにより、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【００７０】
図１５は、図１４のＤ−Ｄ線における側面断面図である。図１５に示すように、第３実施形態における基板本体４１０Ａの表面は概平坦面とされ、その上方に画素電極４０９が形成されている。さらに、その画素電極４０９の表面に絶縁膜４４１が形成されている。そして、積層配置された画素電極４０９および／または絶縁膜４４１の上部に、突条４１７および凹凸４１０ｂ、ならびに溝４１６および凹凸４１０ａが形成されている。なお凹凸４１０ａの表面には画素電極４０９が露出し、また凹凸４１０ｂの表面には絶縁膜４４１および／または画素電極４０９が露出している。
【００７１】
第３実施形態の配向基板４１０は、第１実施形態および第２実施形態と同様の方法で製造する。すなわち、まず図６（ａ）と同様に、基板の上方に導電膜、絶縁膜およびレジストを順次形成する。そして、ＧＳＭを使用してレジストを露光する。なお第３実施形態では、溝の底部および突条の上部にそれぞれ凹凸を形成するので、凹凸に対応するパターンが、溝に対応するパターン上および突条に対応するパターン上の両方に形成されているＧＳＭを使用する。次に、このＧＳＭを使用して露光したレジストを現像する。これにより、図６（ｂ）と同様に、突条、溝および凹凸に相当する形状がレジストにパターニングされる。そして図６（ｂ）と同様に、パターニングされたレジストをマスクとして、絶縁膜および導電膜をドライエッチングする。すると図１５に示すように、第３実施形態の配向基板４１０が形成される。上述した配向基板の製造方法では、絶縁膜４４１および画素電極４０９を一気に成形することが可能である。したがって、製造コストを削減することができる。
【００７２】
［変形例］
図１６は、第３実施形態にかかる配向基板の変形例の側面断面図である。図１６に示す変形例では、基板本体５１０Ａの表面に、溝５１６および凹凸５１０ａ、ならびに突条５１７および凹凸５１０ｂに相当する形状が形成されている。そして、基板本体５１０Ａの上層に均一な厚さで画素電極５０９が形成され、画素電極５０９の表面に、第３実施形態と同様の溝５１６および凹凸５１０ａならびに突条５１７および凹凸５１０ｂが成形されている。さらに、凹凸５１０ｂの上端部の表面に、絶縁膜５４１が形成されている。なお基板本体５１０Ａの表面において、溝５１６および凹凸５１０ａならびに突条５１７および凹凸５１０ｂに相当する形状は、画素電極５０９の形成領域のみに選択的に形成し、それ以外の領域は概平坦面とするのが好ましい。
【００７３】
第３実施形態の変形例にかかる配向基板は、第１実施形態および第２実施形態の変形例と同様の方法で製造する。まず図９（ａ）と同様に、概平坦な基板本体の表面にレジストを形成する。次に、第３実施形態と同様のＧＳＭを使用してレジストを露光する。次に図９（ｂ）と同様に、露光されたレジストを現像して、突条、溝および凹凸に相当する形状をレジストにパターニングする。さらにパターニングされたレジストをマスクとして、基板本体をドライエッチングする。これにより、図１０（ａ）と同様に、突条、溝および凹凸に相当する形状が、基板本体の上部にパターニングされる。次に図１６に示すように、基板本体の上方に均一な厚さで画素電極５０９を形成する。これにより、画素電極５０９の表面に、溝５１６および凹凸５１０ａならびに突条５１７および凹凸５１０ｂが形成される。さらに、凹凸５１０ｂの上端部に絶縁膜５４１を形成する。以上により、第３実施形態の変形例にかかる配向基板が形成される。
【００７４】
上述した第３実施形態の配向基板およびその変形例ではいずれも、第１実施形態および第２実施形態と同様の効果を奏することができる。特に、多数の凹凸により液晶分子を良好に配向させることができるので、別途配向膜を形成する必要がなく、配向膜に起因する不具合の発生を回避することができる。また図１７に示すように、電極の表面の一部に絶縁膜を形成したので、電極間の短絡の発生率を低減することができる。また、電極の一部のみに絶縁膜を形成したので、焼き付きの発生率を低減することができる。したがって、電極間の短絡および焼き付きの発生率をともに許容範囲内に抑えることが可能になる。これにより、信頼性の高い液晶装置を提供することが可能になり、液晶装置の歩留まりを向上させることができる。
【００７５】
［投射型表示装置］
次に、本発明の電子機器の具体例である投射型表示装置につき、図１８を用いて説明する。図１８は、投射型表示装置の要部を示す概略構成図である。この投射型表示装置は、第１〜第３実施形態のいずれかの透過型液晶装置を液晶光変調装置として備えたものである。
【００７６】
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液晶光変調装置、８２５はクロスダイクロイックプリズム、８２６は投射レンズ、８３１、８３２、８３３は入射側の偏光板、８３４、８３５、８３６は出射側の偏光板である。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。
【００７７】
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、赤色光用液晶光変調装置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、緑色光用液晶光変調装置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、青色光が青色光用液晶光変調装置８２４に入射される。
【００７８】
各光変調装置により変調された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上に投写され、画像が拡大されて表示される。
【００７９】
このように、投射型表示装置の液晶光変調装置８２２，８２３，８２４として、第１〜第３実施形態のいずれかの透過型液晶装置を使用すれば、光源８１０から照射される強い光や熱により配向膜が分解されることはない。また、長期間の使用後にも、液晶配向制御機能が低下することはなく、投射型表示装置の表示品質を低下させることがない。
【００８０】
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。たとえば、実施形態ではＴＮモードの液晶装置を例にして説明したが、本発明はＥＣＢモードや垂直配向モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、強誘電モード、反強誘電モードなど、電圧無印加時の液晶分子の配向状態がいかなる液晶装置にも適用することができる。また、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採用してもよい。また、実施形態では透過型液晶装置を例にして説明したが、本発明の液晶装置を反射型や半透過型の液晶装置に適用することも可能である。さらに、電子機器として３板式の投射型表示装置を例にして説明したが、本発明の液晶装置を単板式の投射型表示装置や直視型表示装置に適用することも可能である。
【００８１】
また、本発明の電子機器の他の具体例として、携帯電話を挙げることができる。この携帯電話は、第１〜第３実施形態のいずれかの透過型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、たとえば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】
【図１】液晶装置における複数の画素の等価回路図である。
【図２】ＴＦＴアレイ基板に形成された複数の画素の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’線における側面断面図である。
【図４】第１実施形態の配向基板の斜視図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線における側面断面図である。
【図６】配向基板の製造方法の第１説明図である。
【図７】配向基板の製造方法の第２説明図である。
【図８】第１実施形態の配向基板の変形例の側面断面図である。
【図９】配向基板の変形例の製造方法の第１説明図である。
【図１０】配向基板の変形例の製造方法の第２説明図である。
【図１１】第２実施形態の配向基板の斜視図である。
【図１２】図１１のＣ−Ｃ線における側面断面図である。
【図１３】第２実施形態の配向基板の変形例の側面断面図である。
【図１４】第３実施形態の配向基板の斜視図である。
【図１５】図１４のＤ−Ｄ線における側面断面図である。
【図１６】第３実施形態の配向基板の変形例の側面断面図である。
【図１７】実施形態の配向基板およびその変形例の性能表である。
【図１８】投射型表示装置の要部を示す構成図である。
【符号の説明】
９電極 １０基板 １０ａ凹凸 １６溝 １７突条 ４１絶縁膜
Claims (15)
- 液晶分子を配向可能な基板であって、
前記基板の上方に形成され、前記液晶分子に電圧を印加する導電体と、
前記導電体の表面の一部に形成された電気絶縁体と、
を有することを特徴とする配向基板。 - 前記電気絶縁体は、少なくとも前記導電体の上端部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の配向基板。
- 前記電気絶縁体の面積は、前記導電体の露出面積より小さくなっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配向基板。
- 前記電気絶縁体は、可視光透過性を有する材料で構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の配向基板。
- 前記電気絶縁体は、耐光性を有する材料で構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の配向基板。
- 前記電気絶縁体および／または前記導電体の表面は、前記液晶分子を配向可能な形状に成形されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の配向基板。
- 前記導電体の表面には、前記液晶分子を配向可能な複数の溝と、前記各溝を隔てる複数の突条とが、互いに平行に形成され、
前記各溝の底部には、前記液晶分子を配向可能な複数の凹凸が、前記各溝の延在する方向に沿って周期的に形成され、
前記各突条の表面の全部または一部に、前記電気絶縁体が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の配向基板。 - 前記導電体の表面には、前記液晶分子を配向可能な複数の溝と、前記各溝を隔てる複数の突条とが、互いに平行に形成され、
前記各突条の上部には、前記液晶分子を配向可能な複数の凹凸が、前記各突条の延在する方向に沿って周期的に形成されて、
前記各凹凸の表面の全部または一部に、前記電気絶縁体が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の配向基板。 - 前記導電体の表面には、前記液晶分子を配向可能な複数の溝と、前記各溝を隔てる複数の突条とが、互いに平行に形成され、
前記各溝の底部には、前記液晶分子を配向可能な複数の凹凸が、前記各溝の延在する方向に沿って周期的に形成され、
前記各突条の上部には、前記液晶分子を配向可能な複数の凹凸が、前記各突条の延在する方向に沿って周期的に形成されて、
前記各突条の上部に形成された前記各凹凸の表面の全部または一部に、前記電気絶縁体が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の配向基板。 - 基板本体の上方に導電体を形成する工程と、
前記導電体の表面に電気絶縁体を形成する工程と、
前記電気絶縁体の表面にマスク材を形成する工程と、
前記マスク材を、液晶分子を配向可能な形状に成形する工程と、
成形された前記マスク材を介して、前記電気絶縁体および／または前記導電体をエッチングすることにより、前記液晶分子を配向可能な形状に、前記電気絶縁体および／または前記導電体の表面を成形する工程と、
を有することを特徴とする配向基板の製造方法。 - 基板本体の表面にマスク材を形成する工程と、
前記マスク材を、液晶分子を配向可能な形状に成形する工程と、
成形された前記マスク材を介して、前記基板本体の表面をエッチングすることにより、前記液晶分子を配向可能な形状に、前記基板本体の表面を成形する工程と、
前記基板本体の上方に導電体を形成する工程と、
前記導電体の表面の一部に電気絶縁体を形成する工程と、
を有することを特徴とする配向基板の製造方法。 - 請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の配向基板を備えたことを特徴とする液晶装置。
- 請求項１０または請求項１１に記載の配向基板の製造方法を使用して製造したことを特徴とする液晶装置。
- 対向配置された一対の基板と、前記一対の基板により挟持される液晶層と、前記各基板の前記液晶層側の表面に形成され前記液晶層に電圧を印加する導電体と、前記導電体の表面の一部に形成された電気絶縁体と、を有することを特徴とする液晶装置。
- 請求項１２ないし請求項１４のいずれかに記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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-
2003
- 2003-06-19 JP JP2003174825A patent/JP2005010480A/ja not_active Withdrawn
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