JP2013068874A - 液晶装置、液晶装置の製造方法、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】斜方蒸着により無機配向膜が効率よく形成され、安定した光学特性と表示品質とを兼ね備えた液晶装置、液晶装置の製造方法、この液晶装置を備えた電子機器を提供すること。
【解決手段】本適用例の液晶装置１００は、第１の基板としての素子基板１０と、第２の基板としての対向基板２０と、素子基板１０と対向基板２０とにより挟持された負の誘電異方性を有する液晶分子からなる液晶層５０と、素子基板１０と液晶層５０との間に設けられ、複数の凹部１１ａを有する下地絶縁膜１１と、下地絶縁膜１１と液晶層５０との間に設けられ、下地絶縁膜１１に応じた凹部表面を有する電極としての画素電極１５と、凹部表面に斜方蒸着により形成された無機配向膜としての配向膜１８とを備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶装置、液晶装置の製造方法、液晶装置を備えた電子機器に関する。

上記液晶装置として、無機配向膜が形成された一対の基板をシール材を介して貼り合わせることで形成された隙間に液晶が封入され、該無機配向膜の表面に液晶分子を配列させる凹部が無数に形成された液晶表示素子が開示されている（特許文献１）。

上記特許文献１によれば、上記無機配向膜は、無機膜の表面をエッチングすることでその表面に無数の凹部を形成し、凹部の垂直な壁面に沿って液晶分子を垂直配向させている。

一方で、液晶に駆動電圧を印加するＩＴＯからなる電極を常温で成膜して形成することにより、該電極表面に生ずる凹凸を少なくす方法が開示されている（特許文献２）。これによれば、該電極表面を覆って形成される無機配向膜上の凹凸を少なくし、該凹凸に起因して液晶の配向不良が発生することを低減できるとしている。特許文献２に開示された無機配向膜は、シリコン酸化物等の無機材料を斜方蒸着して形成されている。

特開２００６−２８４７２２号公報 特開２００８−２１６９４３号公報

しかしながら、上記特許文献１の液晶表示素子では、凹部が形成された表面に対して所定のプレチルトを与えて液晶分子を垂直配向させることが難しく、液晶表示素子に駆動電圧を与えたときに、電界方向に液晶分子が傾く方向を一定に制御することが困難である。ゆえに、安定した視野角特性などの光学特性を実現できないという課題がある。
また、上記特許文献２のように無機配向膜が形成される電極表面の凹凸を少なくすると、凹凸を有する場合に比べて斜方蒸着時の成膜レートを遅くしないと所定のプレチルトを与えて液晶分子を垂直配向させる無機配向膜を形成し難い、つまり生産性が低下するという課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例の液晶装置は、第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板とにより挟持された負の誘電異方性を有する液晶分子からなる液晶層と、前記第１の基板と前記液晶層との間に設けられ、複数の凹部を有する下地絶縁膜と、前記下地絶縁膜と前記液晶層との間に設けられ、前記下地絶縁膜に応じた凹部表面を有する電極と、前記凹部表面に斜方蒸着により形成された無機配向膜と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、無機配向膜が形成される電極は、下地絶縁膜に応じた凹部表面を有しているので、負の誘電異方性を有する液晶分子に所定のプレチルトを与えて垂直配向させる無機配向膜を斜方蒸着により効率的に得ることができる。すなわち、安定した光学特性を有する液晶装置を高い生産性で提供できる。
また、電極そのものを加工してその表面に複数の凹部が形成される場合に比べて、電極の下地絶縁膜に複数の凹部が形成されているので、電極の厚みが薄くなってもその表面に容易に凹部が形成される。

［適用例２］本適用例の他の液晶装置は、第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板とにより挟持された負の誘電異方性を有する液晶分子からなる液晶層と、前記第１の基板と前記液晶層との間に設けられた電極と、前記電極と前記液晶層の間に設けられ、複数の凹部が形成された凹部表面を有する絶縁膜と、前記凹部表面に斜方蒸着により形成された無機配向膜と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、無機配向膜が形成される絶縁膜の表面に複数の凹部を形成して凹部表面を構成することにより、負の誘電異方性を有する液晶分子に所定のプレチルトを与えて垂直配向させる無機配向膜を斜方蒸着により効率的に得ることができる。すなわち、安定した光学特性を有する液晶装置を高い生産性で提供できる。
また、電極を覆う絶縁膜に複数の凹部を形成するので、電極の厚みに係らず、電極と液晶層との間において、負の誘電異方性を有する液晶分子に所定のプレチルトを与えて垂直配向させる無機配向膜を絶縁膜上に斜方蒸着により効率的に得ることができる。

［適用例３］上記適用例の液晶装置において、前記凹部表面のラフネスＲａが５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。
この構成によれば、ラフネスＲａが５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の凹部表面に斜方蒸着により無機配向膜が形成されるので、形成後の無機配向膜の表面におけるラフネスＲａもほぼ同等となる。無機配向膜の表面におけるラフネスＲａつまり凹凸が無機配向膜の膜厚に対して、比較的小さいので、該凹凸に起因する液晶分子の配向不良の発生は殆ど起こらない。したがって、負の誘電異方性を有する液晶分子に所定のプレチルトを与えて垂直配向させる無機配向膜を斜方蒸着により効率的に得ることができると共に、より安定した光学特性を有する液晶装置を提供できる。

［適用例４］上記適用例の液晶装置において、前記電極が画素電極であり、前記画素電極の膜厚は、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。
この構成によれば、画素電極の厚みが１０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であるため、例えば下地絶縁膜の複数の凹部を画素電極で覆ってもその表面が平坦にならずに、画素電極の表面に下地絶縁膜の複数の凹部を反映させた凹部表面を容易に形成できる。

［適用例５］本適用例の液晶装置の製造方法は、第１の基板と第２の基板とにより負の誘電異方性を有する液晶分子からなる液晶層が挟持された液晶装置の製造方法であって、前記第１の基板の前記液晶層に面する側に下地絶縁膜を形成する工程と、前記下地絶縁膜の前記液晶層に面する側の表面に複数の凹部を形成する凹部形成工程と、前記下地絶縁膜を覆って導電膜を形成し前記導電膜をパターニングして、前記下地絶縁膜に応じた凹部表面を有する電極を形成する電極形成工程と、前記凹部表面に斜方蒸着により無機配向膜を形成する配向膜形成工程と、を備えることを特徴とする。

この方法によれば、凹部形成工程において電極の下地絶縁膜に複数の凹部を形成することにより、電極形成工程では、電極の表面に下地絶縁膜の複数の凹部が反映された凹部表面が形成される。したがって、配向膜形成工程では、電極の凹部表面に負の誘電異方性を有する液晶分子に所定のプレチルトを与えて垂直配向させる無機配向膜を斜方蒸着により効率的に形成することができる。すなわち、安定した光学特性を有する液晶装置を高い生産性で製造することができる。
また、電極そのものを加工してその表面に複数の凹部を形成する場合に比べて、凹部形成工程では、電極の下地絶縁膜に複数の凹部を形成するので、電極の厚みが薄くなってもその表面に容易に凹部を形成することができる。

［適用例６］本適用例の他の液晶装置の製造方法は、第１の基板と第２の基板とにより負の誘電異方性を有する液晶分子からなる液晶層が挟持された液晶装置の製造方法であって、前記第１の基板の前記液晶層に面する側に電極を形成する電極形成工程と、前記電極を覆う絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜の前記液晶層に面する側の表面に複数の凹部を形成して、凹部表面を形成する凹部形成工程と、前記凹部表面に斜方蒸着により無機配向膜を形成する配向膜形成工程と、を備えることを特徴とする。

この方法によれば、凹部形成工程において電極を覆う絶縁膜に複数の凹部を形成して、凹部表面を形成することにより、配向膜形成工程では、絶縁膜の凹部表面に負の誘電異方性を有する液晶分子に所定のプレチルトを与えて垂直配向させる無機配向膜を斜方蒸着により効率的に形成することができる。すなわち、安定した光学特性を有する液晶装置を高い生産性で製造することができる。
また、この方法によれば、電極の厚みに係らず、電極と液晶層との間に、負の誘電異方性を有する液晶分子に所定のプレチルトを与えて垂直配向させる無機配向膜を絶縁膜上に斜方蒸着により効率的に形成することができる。

［適用例７］上記適用例の液晶装置の製造方法において、前記電極形成工程は、前記電極としての画素電極を、膜厚が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下となるように形成することが好ましい。
この方法によれば、画素電極は、その厚みが１０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下となるように形成されるので、例えば画素電極の表面に下地絶縁膜の複数の凹部を反映させた凹部表面を確実に形成することができる。

［適用例８］上記適用例の液晶装置の製造方法において、前記凹部形成工程は、前記凹部表面のラフネスＲａが５ｎｍ以上２０ｎｍ以下となるように前記複数の凹部を形成することが好ましい。
この方法によれば、配向膜形成工程では、ラフネスＲａが５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の表面に斜方蒸着により無機配向膜を形成するので、形成後の無機配向膜の表面におけるラフネスＲａもほぼ同等となる。無機配向膜の表面におけるラフネスＲａつまり凹凸が比較的に小さいので、該凹凸に起因する液晶分子の配向不良の発生が低減される。すなわち、より安定した光学特性を有する液晶装置を製造することができる。

［適用例９］本適用例の電子機器は、上記適用例の液晶装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、安定した光学特性と高いコストパフォーマンスとを備えた電子機器を提供することができる。

（ａ）は液晶装置の構成を示す概略平面図、（ｂ）は、（ａ）に示す液晶装置のＨ−Ｈ’線に沿う概略断面図。 液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図。 液晶装置の画素の構造を示す概略断面図。 （ａ）および（ｂ）は無機配向膜の形成面における凹部の配置を示す概略平面図。 斜方蒸着装置を示す概略図。 実施例と比較例１および比較例２の無機配向膜形成条件と、液晶装置における表示品質と生産性の評価を示す表。 電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略図。 変形例の液晶装置の画素の構造を示す概略断面図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。

なお、以下の形態において、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。

（第１実施形態）
本実施形態では、薄膜トランジスターを画素のスイッチング素子として備えたアクティブマトリックス型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば後述する投射型表示装置（液晶プロジェクター）の光変調素子（液晶ライトバルブ）として好適に用いることができるものである。

＜液晶装置＞
まず、本実施形態の液晶装置について、図１および図２を参照して説明する。図１（ａ）は液晶装置の構成を示す概略平面図、同図（ｂ）は、同図（ａ）に示す液晶装置のＨ−Ｈ’線に沿う概略断面図である。図２は液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。

図１（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、対向配置された第１の基板としての素子基板１０および第２の基板としての対向基板２０と、これら一対の基板によって挟持された液晶層５０とを有する。素子基板１０および対向基板２０は、透明な例えば石英基板やガラス基板が用いられている。

素子基板１０は対向基板２０よりも一回り大きく、両基板は、額縁状に配置されたシール材４０を介して接合され、その隙間に負の誘電異方性を有する液晶が封入されて液晶層５０を構成している。シール材４０は、例えば熱硬化性又は紫外線硬化性のエポキシ樹脂などの接着剤が採用されている。シール材４０には、一対の基板の間隔を一定に保持するためのスペーサー（図示省略）が混入されている。

額縁状に配置されたシール材４０の内側には、同じく額縁状に見切り部２１が設けられている。見切り部２１は、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などからなり、見切り部２１の内側が複数の画素Ｐを有する画素領域Ｅとなっている。なお、画素領域Ｅは、表示に寄与する複数の画素Ｐに加えて、複数の画素Ｐを囲むように配置されたダミー画素を含むとしてもよい。また、図１では図示省略したが、画素領域Ｅにおいて複数の画素Ｐをそれぞれ平面的に区分する遮光部が設けられている。

素子基板１０の１辺部に沿ったシール材４０と該１辺部との間にデータ線駆動回路１０１が設けられている。また、該１辺部に対向する他の１辺部に沿ったシール材４０の内側に検査回路１０３が設けられている。さらに、該１辺部と直交し互いに対向する他の２辺部に沿ったシール材４０の内側に走査線駆動回路１０２が設けられている。該１辺部と対向する他の１辺部のシール材４０の内側には、２つの走査線駆動回路１０２を繋ぐ複数の配線１０５が設けられている。

これらデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０２に繋がる配線は、該１辺部に沿って配列した複数の外部接続端子１０４に接続されている。以降、該１辺部に沿った方向をＸ方向とし、該１辺部と直交し互いに対向する他の２辺部に沿った方向をＹ方向として説明する。なお、検査回路１０３の配置はこれに限定されず、データ線駆動回路１０１と画素領域Ｅとの間のシール材４０の内側に沿った位置に設けてもよい。

図１（ｂ）に示すように、素子基板１０の液晶層５０側の表面には、画素Ｐごとに設けられた光透過性を有する画素電極１５およびスイッチング素子としての薄膜トランジスター（Thin Film Transistor、以降、ＴＦＴと呼称する）３０と、信号配線と、これらを覆う配向膜１８とが形成されている。また、ＴＦＴ３０における半導体層に光が入射してスイッチング動作が不安定になることを防ぐ遮光構造が採用されている。

対向基板２０の液晶層５０側の表面には、見切り部２１と、これを覆うように成膜された層間膜層２２と、層間膜層２２を覆うように設けられた共通電極２３と、共通電極２３を覆う配向膜２４とが設けられている。

見切り部２１は、図１（ａ）に示すように平面的に走査線駆動回路１０２、検査回路１０３と重なる位置において額縁状に設けられている。これにより対向基板２０側から入射する光を遮蔽して、これらの駆動回路を含む周辺回路の光による誤動作を防止する役目を果たしている。また、不必要な迷光が画素領域Ｅに入射しないように遮蔽して、画素領域Ｅの表示における高いコントラストを確保している。

層間膜層２２は、例えば酸化シリコンなどの無機材料からなり、光透過性を有して見切り部２１を覆うように設けられている。このような層間膜層２２の形成方法としては、例えばプラズマＣＶＤ法などを用いて成膜する方法が挙げられる。

共通電極２３は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電膜からなり、層間膜層２２を覆うと共に、図１（ａ）に示すように対向基板２０の四隅に設けられた上下導通部１０６により素子基板１０側の配線に電気的に接続している。

画素電極１５を覆う配向膜１８および共通電極２３を覆う配向膜２４は、液晶装置１００の光学設計に基づいて設定される。本実施形態では、ＳｉＯｘ（酸化シリコン）などの無機材料を基板面に対して所定の方位から斜方蒸着して成膜化し、負の誘電異方性を有する液晶分子に上記所定の方位に沿ったプレチルトを与えて略垂直配向させる無機配向膜が採用されている。具体的には、図１（ａ）に示すように、素子基板１０においては右上から左下に向かう破線の矢印で示した蒸着方向から斜方蒸着がなされ、対向基板２０においては左下から右上に向かう実線の矢印で示した蒸着方向から斜方蒸着がなされている。基準となるＹ方向と蒸着方向とがなす方位角度θａは４５°である。つまり、素子基板１０と対向基板２０とでは互いに反対の方位から斜方蒸着がなされており、このような配向処理方法は、液晶分子に所定の方位に沿ったプレチルトを与えることから１軸垂直配向処理と呼ばれている。配向膜１８，２４による液晶分子の配向のさせ方や配向膜１８，２４の形成方法については、後述する。

図２に示すように、液晶装置１００は、少なくとも画素領域Ｅにおいて互いに絶縁されて直交する信号線としての複数の走査線３ａおよび複数のデータ線６ａと、データ線６ａに沿って平行に配置された容量線３ｂとを有する。走査線３ａが延在する方向がＸ方向であり、データ線６ａが延在する方向がＹ方向である。

走査線３ａとデータ線６ａならびに容量線３ｂと、これらの信号線類により区分された領域に、画素電極１５と、ＴＦＴ３０と、保持容量１６とが設けられ、これらが画素Ｐの画素回路を構成している。

走査線３ａはＴＦＴ３０のゲートに電気的に接続され、データ線６ａはＴＦＴ３０の第１ソース・ドレイン領域に電気的に接続されている。画素電極１５はＴＦＴ３０の第２ソース・ドレイン領域に電気的に接続されている。

データ線６ａはデータ線駆動回路１０１（図１参照）に接続されており、データ線駆動回路１０１から供給される画像信号Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎを画素Ｐに供給する。走査線３ａは走査線駆動回路１０２（図１参照）に接続されており、走査線駆動回路１０２から供給される走査信号ＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣｍを各画素Ｐに供給する。

データ線駆動回路１０１からデータ線６ａに供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、この順に線順次で供給してもよく、互いに隣り合う複数のデータ線６ａ同士に対してグループごとに供給してもよい。走査線駆動回路１０２は、走査線３ａに対して、走査信号ＳＣ１〜ＳＣｍを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。

液晶装置１００は、スイッチング素子であるＴＦＴ３０が走査信号ＳＣ１〜ＳＣｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線６ａから供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎが所定のタイミングで画素電極１５に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極１５を介して液晶層５０に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、画素電極１５と液晶層５０を介して対向配置された共通電極２３との間で一定期間保持される。

保持された画像信号Ｄ１〜Ｄｎがリークするのを防止するため、画素電極１５と共通電極２３との間に形成される液晶容量と並列に保持容量１６が接続されている。保持容量１６は、ＴＦＴ３０の第２ソース・ドレイン領域と容量線３ｂとの間に設けられている。

保持容量１６は、遮光性の第１容量電極および第２容量電極との間に誘電体層を有するものである。また、第１容量電極が上記容量線３ｂの機能を果たしている。また、容量線３ｂ（第１容量電極）は、固定電位に接続されている。

なお、図１（ａ）に示した検査回路１０３には、データ線６ａが接続されており、液晶装置１００の製造過程において、上記画像信号を検出することで液晶装置１００の動作欠陥などを確認できる構成となっているが、図２の等価回路では省略している。

また、検査回路１０３は、上記画像信号をサンプリングしてデータ線６ａに供給するサンプリング回路、データ線６ａに所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して供給するプリチャージ回路を含むものとしてもよい。

このような液晶装置１００は透過型であって、例えば、画素Ｐが非駆動時に暗表示となるノーマリーブラックモードの光学設計が採用される。光の入射側と射出側とにそれぞれ偏光素子が光学設計に応じて配置されて用いられる。

次に、液晶装置１００の画素Ｐの詳しい構造や、液晶装置１００の製造方法とりわけ配向膜１８，２４の形成方法について、図３〜図５を参照して説明する。図３は画素の構造を示す概略断面図、図４（ａ）および（ｂ）は無機配向膜の形成面における凹部の配置を示す概略平面図、図５は斜方蒸着装置を示す概略図である。なお、図３は、前述した１軸垂直配向処理の所定の方位に沿った画素Ｐの概略断面図である。

図３に示すように、液晶装置１００における画素電極１５および共通電極２３の表面には、酸化シリコンを斜方蒸着して得られた配向膜１８および配向膜２４が形成されている。具体的には、液晶層５０に面した基板面に対する蒸着方向の角度θｂはおよそ４５°である。このような斜方蒸着により基板面には蒸着方向に向って酸化シリコンの結晶体が柱状に成長する。この柱状結晶体をカラム１８ａ，２４ａと呼ぶ。配向膜１８，２４はこのようなカラム１８ａ，２４ａの集合体である。また、基板面に対するカラム１８ａ，２４ａの成長方向の角度θｃは蒸着方向の角度θｂと必ずしも一致せず、この場合およそ７０°となっている。

このような配向膜１８，２４の表面において略垂直配向する液晶分子５０ａの基板の法線方向に対するプレチルト角θｐはおよそ４°である。また、基板面の法線方向から見た液晶分子５０ａのプレチルトの所定の方向は、図１（ａ）に示したように配向膜１８，２４における斜方蒸着の平面的な蒸着方向と同じである。このような１軸垂直配向処理の上記所定の方向は、液晶装置１００の光学設計条件に基づいて適宜設定される。本実施形態では、上記所定の方向は光の入射方向と射出方向とに配置される偏光素子の透過軸または吸収軸に対して４５°の角度で交わっている。

次に、素子基板１０の構成について詳しく説明する。素子基板１０の液晶層５０に面する側の表面には、下地絶縁膜１１と、画素電極１５と、配向膜１８とが順に形成されている。
下地絶縁膜１１は、例えば、酸化シリコンや酸化シリコンにＢ（ボロン）などが添加された無機絶縁膜が用いられており、その表面には複数の凹部１１ａが形成されている（凹部形成工程）。複数の凹部１１ａが形成された表面を覆って、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電膜を成膜してパターニングすることにより、透光性の画素電極１５が形成されている（電極形成工程）。これにより、画素電極１５の液晶層５０側の表面にも複数の凹部１１ａに応じた複数の凹部１５ａ、すなわち本発明における凹部表面が形成されている。以降、画素電極１５に形成された複数の凹部１５ａを総称して凹部表面１５ａと呼ぶこともある。

複数の凹部１１ａ（凹部１５ａ）の平面的な形状と配置は、例えば図４（ａ）に示すように、平面視で円形であって、隣り合う凹部１１ａ（凹部１５ａ）の中心が正方形の角部に位置する単純マトリックス配置や、例えば図４（ｂ）に示すように、隣り合う凹部１１ａ（凹部１５ａ）の中心が正三角形の頂点に位置するデルタ配置などを挙げることができる。なお、複数の凹部１１ａ（凹部１５ａ）の平面的な形状と配置は、１画素単位で見て、複数の異なる形状を略同様の密度で配置するなど、これに限定されるものではない。

凹部１１ａ（凹部１５ａ）は微小な大きさであって、配向膜１８を斜方蒸着により効率的に形成することと、配向膜１８の液晶層５０側の表面に生ずる凹凸により液晶分子５０ａの配向ムラが生ずるおそれとを考慮して、画素電極１５に接する側の表面のラフネスＲａ（算術平均あらさ）が５ｎｍ以上２０ｎｍ以下となるように凹部１１ａが形成されている。

（実施例）
凹部１１ａの実施例としては、例えば平面視で大きさがφ５００ｎｍ、隣り合う凹部１１ａの配置間隔がおよそ１μｍ、その深さはおよそ１０ｎｍである。このような凹部１１ａが形成された表面に形成される画素電極１５の厚みは、可視光透過率および電気抵抗と、画素電極１５の表面に下地絶縁膜１１の複数の凹部１１ａが反映されることとを考慮して、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下としている。また、画素電極１５の外周付近における無機配向膜（配向膜１８）の着き廻りを考慮すれば、画素電極１５の厚みは無機配向膜（配向膜１８）の膜厚に対して薄い方が好ましい。実施例では、無機配向膜（配向膜１８）の膜厚を７０ｎｍ〜８０ｎｍ、画素電極１５の厚みを２０ｎｍとした。

液晶装置１００の製造方法における配向膜形成工程は、図５に示すような斜方蒸着装置３００を用いて行う。図５のワークＷは、素子基板１０が複数面付けされた例えば平面視でウェハ状の石英基板である。

斜方蒸着装置３００は、内部を減圧可能なチャンバー３０１と、チャンバー３０１の底部に設けられた蒸着源３０２とを有している。蒸着源３０２には、配向膜１８を構成するところの酸化シリコンなどの無機材料が例えばペレットとして装着され、これを減圧下で加熱して蒸発させる。チャンバー３０１の蒸着源３０２の上方には、複数のワークＷを配置することが可能となっている。具体的には、ワークＷの被蒸着面が蒸着源３０２に向かう垂線に対して傾斜するように、ワークＷはチャンバー３０１に配置される。蒸着源３０２に向かう垂線と、被蒸着面の法線とがなす角を仰角と呼ぶ。もちろん、前述した蒸着方向における平面的な方位の角度θａ（４５°；図１（ａ）参照）と、被蒸着面に対する蒸着方向の角度θｂ（４５°；図３参照）とが得られるようにワークＷは上記仰角が設定されて配置される。

蒸着源３０２から蒸発した無機材料はワークＷに到達して結晶化する。このような斜方蒸着を所定の時間行うことで、無機材料の結晶が成長して柱状のカラム１８ａ（図３参照）となり、カラム１８ａの集合体である配向膜１８が形成される。

なお、蒸着源３０２の垂線に対して所定の仰角を与えてワークＷを傾斜させるので、被蒸着面に対する蒸着方向の角度θｂは、ワークＷの大きさにも寄るが蒸着源３０２から遠ざかるほど小さくなる。言い換えれば、ワークＷに対する蒸着方向の角度θｂは必ずしも一定ではない。蒸着方向の角度θｂを一定とするために、例えば、ワークＷの被蒸着面に対向するように配置されたスリット状の開口部を有する遮蔽板を設け、蒸着源から飛来する膜成分のビーム平行度を上げる手段がとられる。

次に、図６を参照して、実施例と比較例１および比較例２の配向膜１８の形成と液晶装置１００の表示品質と生産性との関係について説明する。図６は実施例と比較例１および比較例２の無機配向膜形成条件と、液晶装置における表示品質と生産性の評価を示す表である。
図６に示すように、実施例と比較例１および比較例２における配向膜１８の形成条件は、以下の通りである。
（実施例）
下地絶縁膜１１における複数の凹部１１ａの有無は「有」、凹部１１ａの形状と配置は前述したように円形でφ５００ｎｍ、配置間隔１μｍ、凹部１１ａの深さは１０ｎｍである。画素電極１５の膜厚は２０ｎｍ、無機配向膜の斜方蒸着レートは１．５ｎｍ／ｍｉｎ、仰角は４８°で配向膜１８の膜厚がおよそ７０ｎｍ〜８０ｎｍとなるように斜方蒸着を実施した。

（比較例１）
下地絶縁膜１１における複数の凹部１１ａの有無は「無」、画素電極１５の膜厚は１４０ｎｍ、無機配向膜の斜方蒸着レートは１．５ｎｍ／ｍｉｎ、仰角は４８°で配向膜１８の膜厚がおよそ７０ｎｍ〜８０ｎｍとなるように斜方蒸着を実施した。

（比較例２）
下地絶縁膜１１における複数の凹部１１ａの有無は「無」、画素電極１５の膜厚は２０ｎｍ、無機配向膜の斜方蒸着レートは１．２５ｎｍ／ｍｉｎ、仰角は５０°で配向膜１８の膜厚がおよそ７０ｎｍ〜８０ｎｍとなるように斜方蒸着を実施した。

比較例１は、画素電極１５の厚みが実施例に比べて厚いため、斜方蒸着時に画素電極１５間において十分にカラム１８ａが成長しない部分（画素電極１５の外周に対して蒸着方向における影となる部分）が発生した。形成された配向膜１８の平均的なプレチルト角θｐは４°であったが、カラム１８ａが成長し難い画素電極１５の外周付近では、所定のプレチルトを与えて液晶分子５０ａを略垂直配向させることが難しかった。それゆえに、画素Ｐの外縁部において液晶分子５０ａの適正な垂直配向状態が得られず、画素電極１５と共通電極２３との間に駆動電圧を印加して液晶層５０を駆動したときに、例えば画素Ｐの外縁部において光漏れなどが見られた。したがって、比較例１における表示品質の評価を×とした。

比較例２は、画素電極１５の厚みが実施例と同じであるが、下地絶縁膜１１には複数の凹部１１ａが形成されておらず、画素電極１５が形成された素子基板１０の表面は、比較例１よりも平坦な状態となっている。実施例や比較例１と同じ膜厚となるように配向膜１８を形成するには、実施例や比較例１に対して仰角を大きく（つまり蒸着方向の角度θｂを小さく）設定し、蒸着レートを遅くしないと、被蒸着面において無機材料の結晶が成長し難かった。形成された配向膜１８における液晶分子５０ａのプレチルト角θｐは４°で表示品質の評価は不具合が見られず○であったが、比較例１に比べて蒸着レートが遅くなった分、生産性が低下するので、生産性の評価は×とした。

比較例１や比較例２に対して、下地絶縁膜１１に複数の凹部１１ａを形成した実施例は、画素電極１５の厚みが比較例１よりも薄いにも係らず、比較例１と同じ蒸着レートと仰角で、同じプレチルト角θｐ（４°）と同じ膜厚（７０ｎｍ〜８０ｎｍ）を有する配向膜１８が得られた。画素電極１５の厚みが比較例１よりも薄いので、画素電極１５間の下地絶縁膜１１の表面１１ｂ（図３参照）においてもカラム１８ａはムラなく成長し、画素Ｐの外縁部における例えば光漏れなどの不具合はなく、表示品質の評価は○とした。比較例１と比べても蒸着レートが同じであるため生産性の評価は○とした。

なお、実施例および比較例１ならびに比較例２における対向基板２０の構成は同じである。具体的には、図３に示すように、対向基板２０の液晶層５０に面する側の表面には、層間膜層２２と、共通電極２３と、配向膜２４とが順に形成されている。
共通電極２３は、例えばＩＴＯなどの透明導電膜が用いられており、その厚みはおよそ１４０ｎｍとなっている。共通電極２３は対向基板２０において複数の画素Ｐに跨るように形成されているので、画素間に段差は生じない。

以上に述べた実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）液晶装置１００およびその製造方法によれば、複数の凹部１１ａが形成された下地絶縁膜１１に接するように画素電極１５が形成され、画素電極１５の表面には複数の凹部１１ａが反映された凹部表面１５ａが形成される。凹部表面１５ａを有する画素電極１５の表面に斜方蒸着によって配向膜１８を形成するので、画素電極１５の表面が平坦である場合に比べて、カラム１８ａのプレチルトが効率的に発現する。つまり、負の誘電異方性を有する液晶分子５０ａを所定のプレチルトを与えて略垂直配向させる配向膜１８を効率よく形成することができる。ゆえに、安定した光学特性と高い生産性とを有する液晶装置１００を提供または製造することができる。
（２）下地絶縁膜１１の表面のラフネスＲａが５ｎｍ以上２０ｎｍ以下となるように複数の凹部１１ａを形成し、膜厚が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下となるように画素電極１５を形成するので、形成された画素電極１５の表面に下地絶縁膜１１の凹部１１ａが確実に反映された凹部表面１５ａが形成される。言い換えれば、光学特性を考慮して画素電極１５の厚みを薄くしても、下地絶縁膜１１に複数の凹部１１ａが形成されているので、画素電極１５そのものを加工しなくても、画素電極１５の表面に凹部表面１５ａを形成できる。したがって、斜方蒸着により配向膜１８を効率よく形成可能であると共に、配向膜１８の液晶層５０側の凹凸に起因する配向ムラが低減され、安定した光学特性と表示品質とを兼ね備えた液晶装置１００を提供または製造することができる。
（３）画素電極１５の厚みが１０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下のため、画素電極１５の外周端部における段差が比較例１よりも小さくなり、画素電極１５間の下地絶縁膜１１の表面１１ｂにおけるカラム１８ａの成長を阻害し難い。つまり、画素電極１５の周囲における配向膜１８の形成ムラが減少し、より安定した光学特性と表示品質とを有する液晶装置１００を提供または製造することができる。

（第２実施形態）
＜電子機器＞
次に、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置について、図７を参照して説明する。図７は、電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略図である。

図７に示すように、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置１０００は、システム光軸Ｌに沿って配置された偏光照明装置１１００と、光分離素子としての２つのダイクロイックミラー１１０４，１１０５と、３つの反射ミラー１１０６，１１０７，１１０８と、５つのリレーレンズ１２０１，１２０２，１２０３，１２０４，１２０５と、３つの光変調手段としての透過型の液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム１２０６と、投射レンズ１２０７とを備えている。

偏光照明装置１１００は、超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット１１０１と、インテグレーターレンズ１１０２と、偏光変換素子１１０３とから概略構成されている。

ダイクロイックミラー１１０４は、偏光照明装置１１００から射出された偏光光束のうち、赤色光（Ｒ）を反射させ、緑色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）とを透過させる。もう１つのダイクロイックミラー１１０５は、ダイクロイックミラー１１０４を透過した緑色光（Ｇ）を反射させ、青色光（Ｂ）を透過させる。

ダイクロイックミラー１１０４で反射した赤色光（Ｒ）は、反射ミラー１１０６で反射した後にリレーレンズ１２０５を経由して液晶ライトバルブ１２１０に入射する。
ダイクロイックミラー１１０５で反射した緑色光（Ｇ）は、リレーレンズ１２０４を経由して液晶ライトバルブ１２２０に入射する。
ダイクロイックミラー１１０５を透過した青色光（Ｂ）は、３つのリレーレンズ１２０１，１２０２，１２０３と２つの反射ミラー１１０７，１１０８とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ１２３０に入射する。

液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０は、クロスダイクロイックプリズム１２０６の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０に入射した色光は、映像情報（映像信号）に基づいて変調されクロスダイクロイックプリズム１２０６に向けて射出される。このプリズムは、４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が合成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ１２０７によってスクリーン１３００上に投射され、画像が拡大されて表示される。

液晶ライトバルブ１２１０は、上述した液晶装置１００が適用されたものである。液晶装置１００は、色光の入射側と射出側とにおいてクロスニコルに配置された一対の偏光素子の間に隙間を置いて配置されている。他の液晶ライトバルブ１２２０，１２３０も同様である。

このような投射型表示装置１０００によれば、液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０として、安定した光学特性が得られると共に高い生産性を有して製造可能な液晶装置１００を用いているので、安定した表示品質と高いコストパフォーマンスとが実現されている。

本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う液晶装置１００および該液晶装置１００の製造方法ならびに該液晶装置１００を適用する電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。

（変形例１）上記液晶装置１００およびその製造方法において、複数の凹部を形成するのは画素電極１５の下地絶縁膜１１に限定されない。図８は変形例の液晶装置の画素の構造を示す概略断面図である。なお、液晶装置１００と同じ構成には同じ符号を付して省略の説明は省略する。例えば、図８に示すように、変形例の液晶装置１５０は、画素電極１５を有する素子基板１０と、共通電極２３を有する対向基板２０とにより負の誘電異方性を有する液晶分子５０ａからなる液晶層５０が挟持されたものである。素子基板１０の複数の画素電極１５を覆う例えば酸化シリコンなどからなる無機の絶縁膜１２を有し、絶縁膜１２の液晶層５０側の表面には、該表面のラフネスＲａが５ｎｍ以上２０ｎｍ以下となるように複数の凹部１２ａが形成され、本発明における凹部表面が形成されている。絶縁膜１２の厚みはおよそ５０ｎｍ〜１００ｎｍである。複数の凹部１２ａが形成された絶縁膜１２に斜方蒸着によって配向膜１８が形成されている。同じく、対向基板２０の共通電極２３の液晶層５０に面する側の表面に斜方蒸着により配向膜２４が形成されている。
画素電極１５を覆う絶縁膜１２に複数の凹部１２ａを形成する形態とすれば、画素電極１５の厚みに係らず、配向膜１８を効率的に形成することができる。

（変形例２）複数の凹部が形成された表面に斜方蒸着により無機配向膜を形成する構成および方法は、画素電極１５を有する素子基板１０に適用されることに限定されない。例えば、対向基板２０において、共通電極２３の下層に位置する層間膜層２２に複数の凹部を形成してもよいし、共通電極２３を覆う絶縁膜を形成し、該絶縁膜の液晶層５０側に面する表面に複数の凹部を形成するとしてもよい。

（変形例３）複数の凹部が形成された表面に斜方蒸着により無機配向膜を形成する構成および方法は、透過型の液晶装置１００に適用することに限定されない。光反射性を有する画素電極１５を備えた反射型の液晶装置にも適用可能である。また、反射型の液晶装置は、画素電極１５が光反射性を有することに限定されず、例えば、光反射性のＡｌ（アルミニウム）やＡｌの合金からなる反射層を設け、反射層の表面をエッチングして複数の凹部を形成した後に、光透過性の画素電極１５を反射層に積層する構成としてもよい。但し、画素電極１５の表面における光の反射率が著しく低下しない程度の凹形状にする必要がある。

（変形例４）液晶装置１００を適用可能な電子機器は、上記実施形態の投射型表示装置１０００に限定されない。例えば、投射型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）や直視型のＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）、または電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、電子手帳、ＰＯＳなどの情報端末機器の表示部として好適に用いることができる。

１０…素子基板、１１…下地絶縁膜、１１ａ…下地絶縁膜の凹部、１２…絶縁膜、１２ａ…絶縁膜の凹部、１５…画素電極、１５ａ…画素電極の凹部あるいは凹部表面、１８…無機配向膜としての配向膜、２０…対向基板、２３…共通電極、２４…無機配向膜としての配向膜、５０…液晶層、５０ａ…液晶分子、１００，１５０…液晶装置、１０００…電子機器としての投射型表示装置。

Claims (9)

1. 第１の基板と、
   第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板とにより挟持された負の誘電異方性を有する液晶分子からなる液晶層と、
   前記第１の基板と前記液晶層との間に設けられ、複数の凹部を有する下地絶縁膜と、
   前記下地絶縁膜と前記液晶層との間に設けられ、前記下地絶縁膜に応じた凹部表面を有する電極と、
   前記凹部表面に斜方蒸着により形成された無機配向膜と、を備えたことを特徴とする液晶装置。
2. 第１の基板と、
   第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板とにより挟持された負の誘電異方性を有する液晶分子からなる液晶層と、
   前記第１の基板と前記液晶層との間に設けられた電極と、
   前記電極と前記液晶層の間に設けられ、複数の凹部が形成された凹部表面を有する絶縁膜と、
   前記凹部表面に斜方蒸着により形成された無機配向膜と、を備えたことを特徴とする液晶装置。
3. 前記凹部表面のラフネスＲａが５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶装置。
4. 前記電極が画素電極であり、
   前記画素電極の膜厚は、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶装置。
5. 第１の基板と第２の基板とにより負の誘電異方性を有する液晶分子からなる液晶層が挟持された液晶装置の製造方法であって、
   前記第１の基板の前記液晶層に面する側に下地絶縁膜を形成する工程と、
   前記下地絶縁膜の前記液晶層に面する側の表面に複数の凹部を形成する凹部形成工程と、
   前記下地絶縁膜を覆って導電膜を形成し前記導電膜をパターニングして、前記下地絶縁膜に応じた凹部表面を有する電極を形成する電極形成工程と、
   前記凹部表面に斜方蒸着により無機配向膜を形成する配向膜形成工程と、
   を備えることを特徴とする液晶装置の製造方法。
6. 第１の基板と第２の基板とにより負の誘電異方性を有する液晶分子からなる液晶層が挟持された液晶装置の製造方法であって、
   前記第１の基板の前記液晶層に面する側に電極を形成する電極形成工程と、
   前記電極を覆う絶縁膜を形成する工程と、
   前記絶縁膜の前記液晶層に面する側の表面に複数の凹部を形成して、凹部表面を形成する凹部形成工程と
   前記凹部表面に斜方蒸着により無機配向膜を形成する配向膜形成工程と、
   を備えることを特徴とする液晶装置の製造方法。
7. 前記電極形成工程は、前記電極としての画素電極を、膜厚が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下となるように形成することを特徴とする請求項５または６に記載の液晶装置の製造方法。
8. 前記凹部形成工程は、前記凹部表面のラフネスＲａが５ｎｍ以上２０ｎｍ以下となるように前記複数の凹部を形成することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。
9. 請求項１乃至４のいずれか一項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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