JP3846117B2

JP3846117B2 - 液晶装置及び投射型表示装置

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Publication number: JP3846117B2
Application number: JP21582799A
Authority: JP
Inventors: 正幸矢崎
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2019-07-29
Also published as: JP2001042334A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置及び投射型表示装置の技術分野に属し、特に、光に対する劣化を抑えた配向膜を有する液晶装置及び当該液晶装置を備えた投射型表示装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタ等の投射型表示装置では、光源から出射される光を赤、緑、青に分離し、各色光を液晶装置により構成される３つのライトバルブにより変調し、変調された後の色光束を再合して投射面に拡大投射している。そして、液晶プロジェクタ等にライトバルブとしては、一般に薄膜トランジスタ（以下適宜、ＴＦＴと称する）駆動によるアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置が用いられる。
【０００３】
このような液晶装置では、液晶を配向させるための配向膜が表面に形成されたＴＦＴアレイ基板と同様の配向膜が形成された対向基板とが液晶層を介在させつつ対向配置され、光源から出射される光が例えば対向基板、液晶層、ＴＦＴアレイ基板の順番で通過していくようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような液晶プロジェクタ等の投射型表示装置の小型化に伴い、そのライトバルブとして用いられる液晶装置も小型化され、その一方で光源から出射される光の強度が強くなり、該液晶装置を通過する各色光の強度が相当強力になっている。
【０００５】
しかしながら、ＴＦＴアレイ基板や対向基板の表面に形成される配向膜は、一般にはポリイミドを主材料として用いられていることから、上記のように通過する光の強度が強くなると、配向膜が劣化し、製品寿命が低下する、という課題がある。
【０００６】
そのため、例えば配向膜をポリイミドに代えてＳｉＯを主材料とすることが考えられるが、このようなＳｉＯを主材料とする配向膜は工程処理能力の問題から製造コストが高くなる、という課題がある。特に、カラー液晶プロジェクタ等の投射型表示装置では、例えば３台の液晶装置を必要とすることから、液晶装置の製造コストが高くなると、それだけ製品価格に与える影響が大である。
【０００７】
本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、製造コストを抑えつつ、光に対する配向膜の劣化を抑えることができる液晶装置及び投射型表示装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、対向配置された一対の基板間に液晶層が挟持された液晶装置であって、前記一対の基板の少なくとも一方の基板の液晶層側の面に、３８０ｎｍ〜５００nmの波長域において吸光度０．０３以下の配向膜が形成されてなり、前記配向膜は、前記一対の基板の少なくとも一方の基板の液晶層側に向かって、脂肪族ポリアミドの表面に、前記脂肪族ポリアミドより膜厚の薄い芳香族ポリイミドを積層して形成された配向膜であることを特徴とする。
本発明のこのような構成によれば、液晶装置に入射する可視光とＵＶカット、及びＵＶ吸収フィルター等で除去できなかった漏れ光に対して、配向膜が吸収する度合いが相当弱くなり、配向膜の光に対する劣化を抑えることができる。当然、紫外線により配向膜が劣化することも防止することができる。
【０００９】
例えば、従来の配向膜に用いられる材料は良好な電圧保持率を得る為、一般にポリイミドが用いられ、均一な液晶配向性を得る為、膜厚を３００〜２０００オングストローム程度で形成される。従来の配向膜での３８０〜４５０ｎｍでの吸光度は、０．０５以上であった。光に対する劣化を抑えるためにはポリイミドの有機結合を高めることが有効であると考え、ポリイミドの芳香族濃度を高くしようとする傾向にあったが、これでは吸光度を増大させ、光に対する劣化を抑えることができなかった。これに対して、本発明は、光に対する配向膜の劣化を抑えるためには配向膜の光吸収を弱めればよいという本発明者等の見識に基づくものであり、上記の如く３８０ｎｍ〜５００ｎｍの波長域において吸光度を低くなるように液晶配向材料を調整することで配向膜の光に対する劣化を抑えたものである。そして、このようにして調整された配向膜を用いることによりＳｉＯを主材料とする配向膜と比し製造コストの低減を図ることができる。
【００１０】
このような構成によれば、３８０ｎｍ〜５００ｎｍの波長域での吸光度が０．０３前後からそれ以下になるに従い、製品要求特性に対応する５００（時間／加速係数）以上の製品寿命を得ることができる。
【００１１】
本発明は、対向配置された一対の基板間に液晶層が挟持された液晶装置であって、前記一対の基板の少なくとも一方の基板の液晶層側の面に向かって脂肪族ポリアミドと芳香族ポリイミドとを積層して形成された配向膜を有することを特徴とする。また、前記脂肪族ポリアミドの表面に、前記脂肪族ポリアミドより膜厚の薄い前記芳香族ポリイミドを積層して形成した配向膜を有することが好ましい。
【００１２】
本発明のこの構成によれば、電子共役系の少ない脂肪族ポリアミドを使用することで、吸光度を上記に述べた所望とする０．０３以下にすることを可能とし、配向膜に要求される表示の焼き付き、残像に影響する電気特性を調整することが可能となる。また、液晶層側に配向均一性に影響する芳香族ポリイミドを積層することにより製品として要求される液晶配向均一性をが得ることができる。脂肪族ポリイミドに積層する芳香族ポリイミドは５〜１００ｎｍで液晶を均一に配向でき、配向膜全体として吸光度０．０３以下が可能となる。また、芳香族ポリイミドの膜厚が薄い為、スタックによる分子間相互作用が減少する。
【００１３】
本発明は、対向配置された一対の基板間に液晶層が挟持された液晶装置であって、前記一対の基板の少なくとも一方の基板の液晶層側の面に無機材料を斜方蒸着して形成された配向膜を有することが好ましい。
【００１４】
本発明のこの構成によれば、無機材料を斜方蒸着して配向膜を形成することにより、ポリイミド等の有機膜に比較して劣化を防止することができ、配向膜の寿命を考慮した最適な液晶装置を提供することができる。
【００１５】
本発明は、前記配向膜はシリコン酸化膜からなることが好ましい。本発明のこの構成によれば、上記で説明したように液晶の寿命を延ばすために最適である。
【００１６】
本発明は、上記の液晶装置を用いた投射型表示装置であって、光源と、前記光源から出射された光を前記液晶装置に導く集光光学系と、当該液晶装置で光変調した光を拡大投射する拡大投射光学系とを有することが好ましい。
【００１７】
本発明のかかる構成によれば、光源から光による配向膜の劣化を抑えることができ、最適な投射型表示装置を提供することができる。
【００１８】
本発明は、光源からの光を複数の色光に分離する色分離手段と、前記色分離手段により分離された複数の色光を変調する複数の光変調手段と、前記複数の光変調手段により変調された色光を合成する色合成手段とを備える投射型表示装置であって、前記複数の色光のうち少なくとも１つの色光に対応する前記光変調手段が、対向配置された一対の基板間に液晶が挟持され、第１の材料を含有する第1配向膜が前記一対の基板の少なくとも一方の基板の液晶層側の面に形成された第１の液晶装置を備え、前記複数の色光のうち少なくとも１つの他の色光に対応する前記光変調手段が、対向配置された一対の基板間に液晶が挟持され、前記第１の材料とは異なる第２の材料を含有する第２配向膜が前記一対の基板の少なくとも一方の基板の液晶層側の面に形成された第２の液晶装置を備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明のこのような構成によれば、複数の液晶装置を必要とする投射型表示装置にあって、液晶装置における配向膜の製造コストと配向膜の寿命とを考慮に入れた最適なユニット構成とすることができる。例えば、色分離手段により分離された複数の色光のうち青色の色光は赤色や緑色等の他の色光と比べてポリイミドの配向膜を劣化させる傾向にある。これは、青色の色光には本来の波長の光の他に３８０ｎｍ〜４１０ｎｍの波長に成分が含まれており、この成分がポリイミドの配向膜を劣化させると考えられる。一方、従来のポリイミドの配向膜に代えてＳｉＯ等の無機材料を配向膜に用いると、工程処理能力の問題から製造コストが高くなる。そこで、青色の色光に対する液晶装置については、ＳｉＯ等の無機材料を配向膜に用いて青色の色光による配向膜の劣化を防止し、赤色や緑色等の他の色光についてはポリイミドの配向膜を用いて製造コストの低減を図ることで、配向膜の製造コストと配向膜の寿命とを考慮に入れた最適なユニット構成の投射型表示装置を実現できる。
【００２０】
従って、本発明では、前記第１の材料が無機材料であり、前記第１の材料を含有する配向膜の表面には斜方蒸着が施されていることが好ましく、更に前記第１の材料がＳｉＯであることが好ましい。他の観点からみると、本発明では、前記第１の材料が３８０〜５００ｎｍの波長域に対して吸光度０．０３以下となる材料からなることが好ましい。また、前記第１の液晶装置を備える光変調手段が、前記色分離手段により分離された複数の色光のうち青色の色光を変調することが好ましい。
【００２１】
また、上述したように従来の配向膜に変えて各基板の液晶を保持する面に向かって、脂肪族ポリアミドと芳香族ポリイミドを積層した配向膜が形成されている液晶装置も光に対する配向膜の劣化を防止できる。従来の配向膜の対し、焼き付き、残像に影響する部分を脂肪族ポリイミドで調整し、配向に寄与する部分を芳香族ポリイミドにて薄膜で調整することにより、共役結合、分子間相互作用を低下させ、吸光度を０．０３以下にシフトすることが可能となる。従って、本発明では青色光成分の吸収がなくなり、かかる構成の液晶装置も上記の第１の液晶装置として用いることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
（液晶装置の一実施形態の構成及び作用）
図１は、本発明の一実施形態に係る液晶装置の画像形成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、遮光膜等が形成された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。尚、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。
【００２４】
図１において、本実施の形態による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は、マトリクス状に複数形成された画素電極９ａと画素電極９aを制御するためのＴＦＴ３０からなり、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソース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、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子である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。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。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ノーマリーホワイトモードであれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過不可能とされ、ノーマリーブラックモードであれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過可能とされ、全体として液晶装置からは画像信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。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、データ線に電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ蓄積容量７０により保持される。これにより、保持特性は更に改善され、コントラスト比の高い液晶装置が実現できる。また、このような蓄積容量７０を形成するために、導電性の遮光膜を利用して低抵抗化された容量線３ｂが設けられている。
【００２５】
図２において、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（点線部９ａ’により輪郭が示されている）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及び容量線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等の半導体層１ａのうち後述のソース領域に電気的接続されており、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接続されている。また、半導体層１ａのうちチャネル領域（図中右下りの斜線の領域）に対向するように走査線３ａが配置されており、走査線３ａはゲート電極として機能する。
【００２６】
容量線３ｂは、走査線３ａに沿ってほぼ直線状に伸びる本線部（即ち、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と交差する箇所からデータ線６ａに沿って前段側（図中、上向き）に突出した突出部（即ち、平面的に見て、データ線６ａに沿って延設された第２領域）とを有する。
【００２７】
そして、図中右上がりの斜線で示した領域には、複数の第１遮光膜１１ａが設けられている。より具体的には、第１遮光膜１１ａは夫々、画素部において半導体層１ａのチャネル領域を含むＴＦＴをＴＦＴアレイ基板の側から見て覆う位置に設けられており、更に、容量線３ｂの本線部に対向して走査線３ａに沿って直線状に伸びる本線部と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って隣接する段側（即ち、図中下向き）に突出した突出部とを有する。第１遮光膜１１ａの各段（画素行）における下向きの突出部の先端は、データ線６ａ下において次段における容量線３ｂの上向きの突出部の先端と重ねられている。この重なった箇所には、第1遮光膜１１ａと容量線３ｂとを相互に電気的接続するコンタクトホール１３が設けられている。
【００２８】
次に図３の断面図に示すように、液晶装置は、透明な一方の基板の一例を構成するＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置される透明な他方の基板の一例を構成する対向基板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。ＴＦＴアレイ基板１０には、画素電極９ａが設けられており、その上側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜１６が設けられている。画素電極９ａは例えば、ＩＴＯ膜（インジウム・ティン・オキサイド膜）などの透明導電性薄膜からなる。また配向膜１６については後で詳述する。
【００２９】
他方、対向基板２０には、その全面に渡って対向電極（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は例えば、ＩＴＯ膜などの透明導電性薄膜からなる。また配向膜２２については後で詳述する。
【００３０】
ＴＦＴアレイ基板１０には、図３に示すように、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。
【００３１】
対向基板２０には、更に図３に示すように、各画素部の開口領域以外の領域に第２遮光膜２３が設けられている。このため、対向基板２０の側から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ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）領域１ｂ及び１ｃに侵入することはない。更に、第２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する。
【００３２】
このように構成され、画素電極９ａと対向電極２１とが対面するように配置されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、後述のシール材（図５及び図６参照）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及び２２により所定の配向状態を採る。液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなる。シール材は、二つの基板１０及び２０をそれらの周辺で貼り合わせるための、例えば光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂からなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー或いはガラスビーズ等のスペーサが混入されている。
【００３３】
図３に示すように、画素スイッチング用ＴＦＴ３０に各々対向する位置においてＴＦＴアレイ基板１０と各画素スイッチング用ＴＦＴ３０との間には、第１遮光膜１１ａが各々設けられている。第１遮光膜１１ａは、好ましくは不透明な高融点金属であるＴｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ及びＰｂのうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド等から構成される。このような材料から構成すれば、ＴＦＴアレイ基板１０上の第１遮光膜１１ａの形成工程の後に行われる画素スイッチング用ＴＦＴ３０の形成工程における高温処理により、第１遮光膜１１ａが破壊されたり溶融しないようにできる。第１遮光膜１１ａが形成されているので、ＴＦＴアレイ基板１０の側からの戻り光等が画素スイッチング用ＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ’やＬＤＤ領域１ｂ、１ｃに入射する事態を未然に防ぐことができ、光電流の発生により画素スイッチング用ＴＦＴ３０の特性が劣化することはない。
【００３４】
更に、第１遮光膜１１ａと複数の画素スイッチング用ＴＦＴ３０との間には、第１層間絶縁膜１２が設けられている。第１層間絶縁膜１２は、画素スイッチング用ＴＦＴ３０を構成する半導体層１ａを第１遮光膜１１ａから電気的絶縁するために設けられるものである。更に、第１層間絶縁膜１２は、ＴＦＴアレイ基板１０の全面に形成されることにより、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のための下地膜としての機能をも有する。即ち、ＴＦＴアレイ基板１０の表面の研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れ等で画素スイッチング用ＴＦＴ３０の特性の劣化を防止する機能を有する。第１層間絶縁膜１２は、例えば、ＮＳＧ（ノンドープトシリケートガラス）、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）などの高絶縁性ガラス又は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等からなる。第１層間絶縁膜１２により、第１遮光膜１１ａが画素スイッチング用ＴＦＴ３０等を汚染する事態を未然に防ぐこともできる。
【００３５】
また、ゲート絶縁膜２を走査線３ａに対向する位置から延設して誘電体膜として用い、半導体膜１ａを延設して第１蓄積容量電極１ｆとし、更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及び走査線３ａの下に延設されて、同じくデータ線６ａ及び走査線３ａに沿って伸びる容量線３ｂ部分に絶縁膜２を介して対向配置されて、第１蓄積容量電極（半導体層）１ｆとされている。特に蓄積容量７０の誘電体としての絶縁膜２は、高温酸化によりポリシリコン膜上に形成されるＴＦＴ３０のゲート絶縁膜２に他ならないので、薄く且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して構成できる。
【００３６】
更に、蓄積容量７０においては、図２及び図３から分かるように、第１遮光膜１１ａは、第２蓄積容量電極としての容量線３ｂの反対側において第１蓄積容量電極１ｆに第１層間絶縁膜１２を介して第３蓄積容量電極として対向配置されることにより（図３の右側の蓄積容量７０参照）、蓄積容量が更に付与されるように構成されている。
【００３７】
また、図３において、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、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とを絶縁するゲート絶縁膜２、データ線６ａ、半導体層１ａの低濃度ソース領域（ソース側ＬＤＤ領域）１ｂ及び低濃度ドレイン領域（ドレイン側ＬＤＤ領域）１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄ並びに高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。高濃度ドレイン領域１ｅには、複数の画素電極９ａのうちの対応する一つが接続されている。ソース領域１ｂ及び１ｄ並びにドレイン領域１ｃ及び１ｅは、半導体層１ａに対し、ｎ型又はｐ型のチャネルを形成するかに応じて所定濃度のｎ型用又はｐ型用のドーパントをドープすることにより形成されている。ｎ型チャネルのＴＦＴは、動作速度が速いという利点があり、画素のスイッチング素子である画素スイッチング用ＴＦＴ３０として用いられることが多い。データ線６ａは、例えばＡｌ等の金属膜や金属シリサイド等の合金膜などの遮光性の薄膜から構成されている。また、走査線３ａ、ゲート絶縁膜２及び第１層間絶縁膜１２の上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール５及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２層間絶縁膜４が形成されている。このソース領域１ｂへのコンタクトホール５を介して、データ線６ａは高濃度ソース領域１ｄに電気的接続されている。更に、データ線６ａ及び第２層間絶縁膜４の上には、高濃度ドレイン領域１ｅへのコンタクトホール８が形成された第３層間絶縁膜７が形成されている。この高濃度ドレイン領域１ｅへのコンタクトホール８を介して、画素電極９ａは高濃度ドレイン領域１ｅに電気的接続されている。前述の画素電極９ａは、このように構成された第３層間絶縁膜７の上面に設けられている。尚、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の電気的接続するようにしてもよい。
【００３８】
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及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持ってよいし、ゲート電極３ａ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及びドレイン領域を形成するセルフアライン型のＴＦＴであってもよい。
【００３９】
次に、上述した配向膜１６及び２２について更に詳しく説明する。
【００４０】
配向膜１６及び２２は、表面上に配向材として脂肪族ポリアミドと芳香族ポリイミドを積層形成した後、その表面をラビング処理することにより形成される。ここで、積層形成された配向膜の吸光度は３８０〜５００ｎｍの波長域において０．０３以下とされている。本実施例では、液晶の焼き付き、残像特性を良好とする為、電子共役系の少なく所望とする吸光度が得られる脂肪族ポリアミドを５０ｎｍ形成した後、この表面に液晶の配向均一性を高める為、芳香族ポリイミドを１０ｎｍ形成した。
【００４１】
ここで、図４は配向膜の光波長３８０ｎｍにおける吸光度と耐光性寿命（時間／加速係数）との関係の実験結果を示したグラフである。なお、耐光性試験は光源に２００Ｗ−ＵＨＰを用い、液晶装置を光束密度５０ｌｍ／ｍｍ^２にて暴露した。図中、吸光度０．０３以下の配向膜は本実施例を示し、吸光度０．０４以上は配向膜は芳香族ポリイミドにて形成した。図４から分かるように、吸光度が０．０３前後からそれ以下になるに従い寿命が急激に向上していく。このように寿命が向上するのは、脂肪族ポリアミドを用いることで、π電子共役系が減少し、光安定性が高まった結果と考えられ、さらに芳香族ポリイミドの膜厚が薄い為、スタックによる分子間相互作用が減少したためと考えられる。
【００４２】
また、脂肪族ポリアミドのみで配向膜を形成した場合、吸光度は非常に小さくなるものの、液晶の配向安定性が低く、配向ドメインの発生、配向均一性の低下が観察された。従って、配向安定性を確保する為に、芳香族ポリイミドを表面に薄く形成することが好ましい。
【００４３】
以上より、配向膜１６及び２２の吸光度を波長域３８０〜５００ｎｍにおいて０．０３以下とすることで５００時間／加速係数以上の寿命を得ることができ、配向材に有機材料を使用する場合、脂肪族ポリアミドとその表面に薄膜形成される芳香族ポリイミドの構成とすることで、５００時間／加速係数以上の寿命を得ることができ、かつ、均一な液晶配向性を得ることができる。
【００４４】
（液晶装置の全体構成）
以上のように構成された液晶装置の各実施の形態の全体構成を図５及び図６を参照して説明する。尚、図５は、ＴＦＴアレイ基板１０をその上に形成された各構成要素と共に対向基板２０の側から見た平面図であり、図６は、対向基板２０を含めて示す図１５のＨ−Ｈ’断面図である。
【００４５】
図５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２遮光膜２３と同じ或いは異なる材料から成る周辺見切りとしての第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及び実装端子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を画面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は画面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面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。この様にデータ線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。更にＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画面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が設けられており、更に、周辺見切りとしての第２遮光膜５３の下に隠れてプリチャージ回路（図示せず。）を設けてもよい。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６に示すように、図５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。
【００４６】
以上の実施の形態における液晶装置のＴＦＴアレイ基板１０上には更に、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及び走査線駆動回路１０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に設ける代わりに、例えばＴＡＢ（テープオートメイテッドボンディング基板）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及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及び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（ツイステッドネマティック）モード、ＳＴＮ（スーパーＴＮ）モード、Ｄ−ＳＴＮ（ダブル−ＳＴＮ）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。
【００４７】
この実施の形態における液晶装置は、カラー液晶プロジェクタ（投射型表示装置）に適用されるため、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、各パネルには各々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。従って、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２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共に、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の形態における液晶装置を適用できる。更に、対向基板２０上に１画素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。更にまた、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き対向基板によれば、より明るいカラー液晶装置が実現できる。
【００４８】
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、上記の実施の形態は有効である。
【００４９】
（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７を参照して説明する。図７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及び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、前述した光源装置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。
【００５０】
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。従って、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。
【００５１】
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からプリズムユニット９１０の側に出射される。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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、不図示の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。尚、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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
本例では、液晶装置９６２Ｒ、９６２Ｇ、９６２Ｂのうち、青色の色光に対応する液晶装置９６２Ｂにおける配向膜１６、２２（図３参照）はＳｉＯ等の無機材料を斜方蒸着してなるものであり、赤色の色光に対応する液晶装置９６２Ｒにおける配向膜１６、２２及び緑色の色光に対応する液晶装置９６２Ｇにおける配向膜１６、２２は、芳香族ポリイミドからなるものでる。
【００５８】
本実施形態では、青色の色光に対応する液晶装置９６２Ｂに入光する青色の色光には本来の波長の光の他に３８０ｎｍ〜４１０ｎｍの波長に成分が含まれており、この成分がポリイミドの配向膜を劣化させると考えられるため、青色の色光に対応する液晶装置９６２Ｂの配向膜１６、２２をＳｉＯ等の無機材料を斜方蒸着してなるものとすることにより、光に対する配向膜の劣化を抑えることができる。ただ、無機材料を斜方蒸着してなる配向膜は工程処理能力の問題から製造コストが高いことから、光に対する配向膜の劣化がそれ程問題とならない赤色の色光に対応する液晶装置９６２Ｒにおける配向膜１６、２２及び緑色の色光に対応する液晶装置９６２Ｇにおける配向膜１６、２２についてはポリイミド（例えば芳香環濃度が４０重量％程度のポリイミド）からなるものとすることにより、製造コストの低減を図っている。従って、本実施形態では、配向膜の製造コストと配向膜の寿命とを考慮に入れた最適なユニット構成の投射型表示装置を実現できる。
【００５９】
なお、ＳｉＯ等の無機材料の他に青色の色光に対応する液晶装置９６２Ｂの配向膜１６、２２は、上述したように、一対の基板の少なくとも一方の基板の液晶側の面に３８０〜５００ｎｍの波長域において吸光度０．０３以下となる有機材料から成る配向膜を用いることもできる。具体的には、上述したように脂肪族ポリアミドとその表面に薄膜形成された芳香族ポリイミドの構成とすることで実現を可能とした。赤色の色光に対応する液晶装置９６２Ｒにおける配向膜１６、２２及び緑色の色光に対応する液晶装置９６２Ｇにおける配向膜１６、２２については液晶装置９６２Ｂと同じ配向膜、もしくは異なった配向膜を用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶装置における画像形成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、配線等の等価回路図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る液晶装置におけるデータ線、走査線、画素電極、遮光膜等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】本発明の配向膜、及び従来の配向膜の光波長３８０ｎｍにおける吸光度と耐光性寿命（時間／加速係数）との関係の実験結果を示したグラフである。
【図５】液晶装置の実施の形態におけるＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図である。
【図６】図５のＨ−Ｈ’断面図である。
【図７】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構成図である。
【符号の説明】
１０…ＴＦＴアレイ基板
１６…配向膜
２２…配向膜
２０…対向基板
５０…液晶層
１００…投射面
９０６…投射レンズユニット
９１０…色合成プリズム
９２０…光源装置
９２４…色分離光学系
９２５Ｒ…ライトバルブ
９２５Ｇ…ライトバルブ
９２５Ｂ…ライトバルブ
９６２Ｒ…液晶装置
９６２Ｇ…液晶装置
９６２Ｂ…液晶装置

Claims

対向配置された一対の基板間に液晶層が挟持された液晶装置であって、前記一対の基板の少なくとも一方の基板の液晶層側の面に、３８０ｎｍ〜５００nmの波長域において吸光度０．０３以下の配向膜が形成されてなり、
前記配向膜は、前記一対の基板の少なくとも一方の基板の液晶層側に向かって、脂肪族ポリアミドの表面に、前記脂肪族ポリアミドより膜厚の薄い芳香族ポリイミドを積層して形成された配向膜であることを特徴とする液晶装置。
光源からの光を複数の色光に分離する色分離手段と、前記色分離手段により分離された複数の色光を変調する複数の光変調手段と、前記複数の光変調手段により変調された色光を合成する色合成手段とを備える投射型表示装置であって、
前記複数の色光のうち少なくとも１つの色光に対応する前記光変調手段が、対向配置された一対の基板間に液晶が挟持され、第１の材料を含有する第1配向膜が前記一対の基板の少なくとも一方の基板の液晶層側の面に形成された第１の液晶装置を備え、
前記複数の色光のうち少なくとも１つの他の色光に対応する前記光変調手段が、対向配置された一対の基板間に液晶が挟持され、前記第１の材料とは異なる第２の材料を含有する第２配向膜が前記一対の基板の少なくとも一方の基板の液晶層側の面に形成された第２の液晶装置を備えたことを特徴とする投射型表示装置。
前記第１配向膜の吸光度が３８０ｎｍ〜５００nmの波長域において０．０３以下であることを特徴とする請求項２に記載の投射型表示装置。
前記第１配向膜は脂肪族ポリアミドと芳香族ポリイミドとを積層して形成されることを特徴とする請求項２又は３記載の投射型表示装置。
前記第１配向膜が、無機材料を斜方蒸着して形成された配向膜であることを特徴とする請求項２記載の投射型表示装置。
前記第１配向膜はシリコン酸化膜からなることを特徴とする請求項２又は５記載の投射型表示装置。
前記第１の液晶装置を備える光変調手段が、前記色分離手段により分離された複数の色光のうち青色の色光を変調することを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一項記載の投射型表示装置。