JP5277547B2

JP5277547B2 - 液晶装置の製造方法

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Publication number: JP5277547B2
Application number: JP2007040427A
Authority: JP
Inventors: 泰川上
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-02-21
Filing date: 2007-02-21
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2027-02-21
Also published as: US7728935B2; US20080212004A1; JP2008203594A

Description

本発明は、第１の基板と第２の基板との間に液晶が保持された液晶装置、およびその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、無機材料によって配向膜を形成するための技術に関するものである。

液晶装置は、第１の基板と第２の基板との間に液晶が保持されており、かかる液晶に配向を付与することを目的に、従来は、第１の基板および第２の基板の表面には、ポリイミドなどの有機膜にラビング処理により表面に細かな複数の筋を付した配向膜が形成されている。また、有機材料からなる配向膜は信頼性が低いため、近年、斜方蒸着やイオンビーム合成法で形成した無機材料からなる配向膜も検討されている。

さらに、ポリマーからなる下地膜の表面を粗面化した後、ダイヤモンドライクカーボン（Diamond-Like-Carbon）を形成して配向膜とすることも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１９５１１１号公報

しかしながら、斜方蒸着やイオンビーム合成法で形成した配向膜は、多孔性であるため、吸湿などに起因する不具合が発生しやすい。従って、シール断面を大型化する必要がある分、液晶装置の大型化や生産性の低下が生じるという問題点がある。

また、ポリマーからなる下地膜の表面を粗面化した後、ダイヤモンドライクカーボンを形成してなる配向膜の場合、ダイヤモンドライクカーボンを形成した場合、下地の凹凸が反映されず、液晶のプレチルト角がばらつくなどの問題点がある。このような問題点は、コントラストを低下させる原因となるため、好ましくない。特に、横方向の電界により液晶分子の配列を制御するインプレン−スイッチング（以下、ＩＰＳ（In-Plane Switching）という）モードやフリンジフィールド゛−スイッチング（以下、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）という）モードを採用した場合には、プレチルト角が大きくなると、水平・垂直方向や斜め方向の黒輝度を上昇させてしまい、画面のコントラストが劣化する。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、無機材料系の新たな配向膜を用いることにより、液晶のプレチルト角などを確実に制御することができるとともに、信頼性を向上することのできる液晶装置を提供することにある。

上記課題を解消するため、本件の参考発明では、第１の基板と第２の基板との間に液晶が保持された液晶装置において、前記第１の基板および前記第２の基板のうちの少なくとも一方の基板には、筋状の凹凸を形成する凹凸形成用下地膜と、該凹凸形成用下地膜を覆うように形成され、当該凹凸形成用下地膜の凸部上方に楔状の頂上部を備えた酸化膜からなる配向膜とが形成されていることを特徴とする。

本件の参考発明において、前記配向膜は、高密度プラズマ化学気相堆積法により形成されてなることが好ましい。

また、本発明では、同一の絶縁膜上に画素電極と共通電極とが形成され、前記画素電極と前記共通電極との間の電界により液晶分子の配列が制御される液晶装置の製造方法において、前記画素電極及び前記共通電極上並びに前記画素電極と前記共通電極との間の各々に、互いに離間した筋状の凹凸形成用下地膜を形成する第１工程と、高密度プラズマ化学気相堆積法により、前記凹凸形成用下地膜の各々を覆うと共に、前記凹凸形成用下地膜の各々の上方に一対の斜面を有する配向膜を形成する第２工程と、を有することを特徴とする。
また、絶縁膜を挟むように画素電極と共通電極とが形成され、前記画素電極と前記共通電極との間の電界により液晶分子の配列が制御される液晶装置の製造方法において、前記共通電極上及び前記共通電極の開口部の各々に、互いに離間した筋状の凹凸形成用下地膜を形成する第１工程と、高密度プラズマ化学気相堆積法により、前記凹凸形成用下地膜の各々を覆うと共に、前記凹凸形成用下地膜の各々の上方に一対の斜面を有する配向膜を形成する第２工程と、を有することを特徴とする。

高密度プラズマ化学気相堆積法（以下、ＨＤＰＣＶＤ（High Density Plasma Chemical Vapor Deposition）法という）では、プラズマ密度が高い状態、例えば電子密度１×１０⁹〜５×１０¹⁰／ｃｍ³で、原料化合物から酸化物を合成し、この合成された酸化物を堆積させると同時に、堆積した酸化膜の一部をプラズマによりエッチングしていく。このため、凹凸形成用下地膜を覆うように酸化膜を形成すると、凹凸形成用下地膜の上層および間に酸化膜が堆積するとともに、周辺部分よりも上方に突出した酸化膜上部の隅部が削り取られ、斜面を形成する。このため、凹凸形成用下地膜の断面矩形の凸部上方に楔状の頂上部を備えた酸化膜が形成され、かかる酸化膜を配向膜として用いる。かかる配向膜の形状は、ＨＤＰＣＶＤ法による成膜条件、および凹凸形成用下地膜の形成パターンにより確実に制御できる。従って、液晶分子の配向方向を確実に制御できるととともに、プレチルト角も確実に制御することができる。それ故、液晶装置の視野角特性やコントラストを向上することができる。また、ＨＤＰＣＶＤ法により形成した酸化膜（配向膜）は、有機膜と違って変質せず、斜方蒸着やイオンビーム合成法で形成した無機材料からなる配向膜と違って、無孔性である。このため、液晶装置の信頼性を向上することができる。

本発明において、前記凹凸形成用下地膜は、例えば、筋状に並列する断面矩形の複数列の下地膜である。

本発明において、前記凹凸形成用下地膜および前記配向膜は、いずれもシリコン酸化膜からなることが好ましい。このように構成すると、前記凹凸形成用下地膜および前記配向膜はいずれも無機材料であるため、安定であり、液晶装置の信頼性を向上することができる。

本発明においては、前記第１の基板および前記第２の基板の双方に前記凹凸形成用下地膜および前記配向膜が形成されている構成を採用することができる。

本発明は、横方向の電界により液晶分子の配列を制御するＩＰＳモードの液晶装置に適用することが好ましく、この場合、前記第１の基板には、同一の絶縁膜上に画素電極と共通電極とが形成され、当該画素電極と前記共通電極との間の横電界により液晶分子の配列が制御される。ＩＰＳモードの液晶装置では、プレチルト角が大きくなると、水平・垂直方向や斜め方向の黒輝度を上昇させてしまうが、本発明によれば、配向膜の表面が粗く、かつ、その形状を確実に制御できるため、プレチルト角を確実に小さくできるので、視野角特性や画像のコントラストを向上することができる。

本発明は、横方向の電界により液晶分子の配列を制御するＦＦＳモードの液晶装置に適用することが好ましく、この場合、前記第１の基板には、絶縁膜を挟む異なる層間に画素電極と共通電極とが形成され、当該画素電極と前記共通電極との間の横電界により液晶分子の配列が制御される。ＦＦＳモードの液晶装置でも、ＩＰＳモードの液晶装置と同様、プレチルト角が大きくなると、水平・垂直方向や斜め方向の黒輝度を上昇させてしまうが、本発明によれば、配向膜の表面が粗く、かつ、その形状を確実に制御できるため、プレチルト角を確実に小さくできるので、視野角特性や画像のコントラストを向上することができる。

本発明を適用した液晶装置は、携帯電話機あるいはモバイルコンピュータなどの電子機器の表示部、また、投射型表示装置のライトバルブなどとして用いられる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。以下の説明で参照する図においては、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。

（全体構成）
図１（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したＩＰＳモードの液晶装置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、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。なお、図１（ｂ）には、配向膜の図示は省略してある。

図１（ａ）、（ｂ）において、本形態の液晶装置１００は、透過型のアクティブマトリクス型液晶装置であり、素子基板１０の上には、シール材１０７が対向基板２０の縁に沿うように設けられている。素子基板１０において、シール材１０７の外側の領域には、データ線駆動回路１０１および実装端子１０２が素子基板１０の一辺に沿って設けられており、実装端子１０２が配列された辺に隣接する２辺に沿っては、走査線駆動回路１０４が形成されている。素子基板１０の残る一辺には、画像表示領域１０ａ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、さらに、額縁１０８の下などを利用して、プリチャージ回路や検査回路などの周辺回路が設けられることもある。対向基板２０は、シール材１０７とほぼ同じ輪郭を備えており、このシール材１０７によって対向基板２０が素子基板１０に固着されている。そして、素子基板１０と対向基板２０との間に液晶５０が保持されている。

詳しくは後述するが、素子基板１０には、画素電極７ａがマトリクス状に形成されている。これに対して、対向基板２０には、シール材１０７の内側領域に遮光性材料からなる額縁１０８が形成され、その内側が画像表示領域１０ａとされている。対向基板２０では、素子基板１０の画素電極７ａの縦横の境界領域と対向する領域にブラックマトリクス、あるいはブラックストライプなどと称せられる遮光膜２３が形成される場合もある。

本形態の液晶装置１００は、液晶５０をＩＰＳモードで駆動する。このため、素子基板１０の上には、画素電極７ａに加えて共通電極９ａも形成されており、対向基板２０には、対向電極が形成されていない。

（液晶装置１００の詳細な構成）
図２を参照して、本発明を適用した液晶装置１００およびそれに用いた素子基板の構成を説明する。図２は、本発明を適用した液晶装置１００に用いた素子基板１０の画像表示領域１０ａの電気的な構成を示す等価回路図である。

図２に示すように、液晶装置１００の画像表示領域１０ａには複数の画素１００ａがマトリクス状に形成されている。複数の画素１００ａの各々には、画素電極７ａ、および画素電極７ａを制御するための画素スイッチング用の薄膜トランジスタ３０が形成されており、データ信号（画像信号）を線順次で供給するデータ線５ａが薄膜トランジスタ３０のソースに電気的に接続されている。薄膜トランジスタ３０のゲートには走査線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に走査信号を線順次で印加するように構成されている。画素電極７ａは、薄膜トランジスタ３０のドレインに電気的に接続されており、薄膜トランジスタ３０を一定期間だけそのオン状態とすることにより、データ線５ａから供給されるデータ信号を各画素１００ａに所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極７ａを介して、図１（ｂ）に示す液晶５０に書き込まれた所定レベルの画素信号は、素子基板１０に形成された共通電極９ａとの間で一定期間保持される。

画素電極７ａと共通電極９ａとの間には保持容量６０が形成されており、画素電極７ａの電圧は、例えば、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い表示を行うことのできる液晶装置１００が実現できる。なお、図２では、共通電極９ａが走査線駆動回路１０４から延びた配線のように示してあるが、所定の電位に保持される。また、共通電極９ａは、定電位線に接続した状態で画素領域１００ａのみに形成される場合の他、ＦＦＳモードを採用した場合のように、素子基板２の略全面に形成される場合もある。

（各画素の詳細な構成）
図３（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したＩＰＳモードの液晶装置１００の画素１つ分の断面図、および素子基板１０において相隣接する画素の平面図であり、図３（ａ）は、図３（ｂ）のＡ−Ａ′線に相当する位置で液晶装置１００を切断したときの断面図に相当する。また、図３（ｂ）では、画素電極７ａは長くて太い点線で示し、データ線５ａおよびそれと同時形成された薄膜は一点鎖線で示し、走査線３ａは二点鎖線で示し、共通電極９ａは細い実線で示してある。

図３（ａ）、（ｂ）において、素子基板１０の基体は、石英基板や耐熱ガラス基板などの透明基板１０ｂからなり、対向基板２０の基体は、石英基板や耐熱性のガラス基板などの透明基板２０ｂからなる。素子基板１０上には、マトリクス状に複数の透明な画素電極７ａ（長くて太い点線で囲まれた領域）が各画素１００ａ毎に形成され、各画素１０ａの縦横の境界領域に沿ってデータ線５ａ（一点鎖線で示す）、および走査線３ａ（二点鎖線で示す）が形成されている。

素子基板１０には、透明基板１０ｂの表面にシリコン酸化膜１１が形成されているとともに、その表面側には、トップゲート構造の薄膜トランジスタ３０が形成されている。薄膜トランジスタ３０は、島状の半導体膜１ａに対して、チャネル形成領域１ｂ、ソース領域１ｃ、ドレイン領域１ｄが形成された構造を備えており、チャネル形成領域１ｂの両側に低濃度領域を備えたＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有する場合もある。本形態において、素子基板１０としてはＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板が用いられており、半導体膜１ａは、単結晶シリコンからなる。なお、透明基板１０ｂがガラス基板からなる場合、半導体膜１ａとしては、素子基板１０に対してアモルファスシリコン膜を形成した後、レーザアニールやランプアニールなどにより多結晶化したポリシリコン膜を用いる。

半導体膜１ａの上層には、半導体膜１ａを熱酸化してなるゲート絶縁膜２が形成され、ゲート絶縁膜２の上層には、走査線３ａの一部がゲート電極として重なっている。ゲート電極（走査線３ａ）の上層にはシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、あるいはそれらの積層膜からなる層間絶縁膜４が形成されている。透明基板１０ｂがガラス基板からなる場合、ゲート絶縁膜２についてはＣＶＤ法により形成したシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いる。層間絶縁膜４の表面にはデータ線５ａが形成され、このデータ線５ａは、層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール４ａを介して最もデータ線５ａに電気的に接続している。また、層間絶縁膜４の表面にはドレイン電極５ｂが形成されており、ドレイン電極５ｂは、層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール４ｂを介してドレイン領域１ｄに電気的に接続している。データ線５ａおよびドレイン電極５ｂの上層側には、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、あるいはそれらの積層膜からなる層間絶縁膜６が形成されている。層間絶縁膜６としては、感光性樹脂からなる平坦化膜が用いられることもある。

層間絶縁膜６の表面にはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる画素電極７ａが形成されている。画素電極７ａは、層間絶縁膜６に形成されたコンタクトホール６ａを介してドレイン電極５ｂに電気的に接続し、このドレイン電極５ｂは、層間絶縁膜４およびゲート絶縁膜２に形成されたコンタクトホール４ｂを介してドレイン領域１ｄに電気的に接続している。

本形態において、液晶装置１００は、ＩＰＳモードとして構成されている。このため、画素電極７ａは櫛歯状に形成されている。また、素子基板２には、走査線３ａと並列するように、共通電位線９ｃが延びており、画素領域１００ａでは、ＩＴＯ膜から櫛歯状の共通電極９ａが共通電位線９ｃから延びて画素電極７ａと対向している。ここで、共通電極９ａおよび共通電位線９ｃは一体に形成された構成を例示してあるが、共通電極９ａおよび共通電位線９ｂが異なる導電膜により構成し、それらを電気的に接続した構造が採用される場合もある。いずれの場合も、櫛歯状の画素電極７ａと櫛歯状の共通電極９ａとの間に形成された横電界によって液晶５０を駆動することができる。

素子基板１０において、共通電極９ａの表面側には、図４を参照して後述する配向膜１５が形成されている。また、対向基板２０には、ブラックマトリクスと称せられる遮光膜２３ａが形成されているとともに、その表面側には、図４を参照して後述する配向膜２５が形成されている。

なお、図３（ａ）、（ｂ）には、保持容量６０を形成するにあたって、半導体膜１ａに延設部分１ｆ（保持容量６０の下電極）を形成するとともに、層間絶縁膜４の上層に保持容量６０の上電極５ｃをデータ線５ａと同時形成した構造を例示してあり、共通電極９ａは、層間絶縁膜６のコンタクトホール６ｂを介して上電極５ｃに電気的に接続している。

このように形成した液晶装置１００は、投射型表示装置（液晶プロジェクタ）に使用される場合、例えば、３枚の液晶装置１００がＲＧＢ用のライトバルブとして各々使用され、各液晶装置１００の各々には、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。この場合、液晶装置１００にはカラーフィルタが形成されていないことになる。これに対して、対向基板２０において各画素１００ａに相当する領域にＲＧＢのカラーフィルタをその保護膜とともに形成すれば、投射型表示装置以外にも、後述するモバイルコンピュータ、携帯電話機、液晶テレビなどといった電子機器のカラー表示装置として用いることができる。

（配向膜の構成およびその効果）
図４（ａ）〜（ｃ）は、本形態の液晶装置に用いた配向膜の説明図である。図４（ｂ）に示すように、本形態の液晶装置１００において、配向膜１５、２５を構成するにあたっては、まず、筋状に並列する複数列の凹凸形成用下地膜４１が形成されているとともに、凹凸形成用下地膜４１の表面側には、凹凸形成用下地膜４１の上方（凹凸形成用下地膜４１の凸部の上方）に楔状の頂上部４２を備えた酸化膜４３が形成されており、この酸化膜４３によって、配向膜１５、２５が形成されている。ここで、凹凸形成用下地膜４１は幅が数十ｎｍの断面矩形形状を備えており、凹凸形成用下地膜４１の間隔は数十ｎｍである。酸化膜４３の厚さは、例えば、数十ｎｍ〜数百ｎｍである。

このような形状の配向膜１５、２５を製造するには、まず、第１工程において、素子基板１０および対向基板２０の表面にシリコン酸化膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、シリコン酸化膜をパターニングし、図４（ａ）に示すように、筋状に配列する複数列の凹凸形成用下地膜４１を形成する。

次に、第２工程において、図４（ｂ）に示すように、ＨＤＰＣＶＤ法により、凹凸形成用下地膜４１を覆うようにシリコン酸化膜４３を形成する。その際、アルゴンガスや酸素ガスとともに、シランやテトラエトキシシランなどを原料化合物として用いる。また、プラズマ密度は高い状態、例えば電子密度１×１０⁹〜５×１０¹⁰／ｃｍ³とし、原料化合物からシリコン酸化物を合成し、この合成された酸化物をシリコン酸化膜４３として堆積させる。その際、シリコン酸化膜４３の堆積と同時に、堆積したシリコン酸化膜４３の一部がプラズマによりエッチングしていく。このため、筋状に形成された凹凸形成用下地膜４１を覆うようにシリコン酸化膜４３を形成すると、凹凸形成用下地膜４１の上層および間にシリコン酸化膜４３が堆積するとともに、周辺部分よりも上方に突出した酸化膜上部の隅部が削り取られ、斜面を形成する。このため、凹凸形成用下地膜４１の上方に楔状の頂上部４２を備えたシリコン酸化膜４３が形成され、かかるシリコン酸化膜４３によって、配向膜１５、２５が構成される。

ここで、配向膜１５、２５の形状は、ＨＤＰＣＶＤ法による成膜条件、および凹凸形成用下地膜４１の形成パターンにより確実に制御できる。従って、図４（ｃ）に示すように、液晶分子５１の配向方向を確実に制御できるととともに、プレチルト角も確実に制御することができる。それ故、液晶装置１００の視野角特性やコントラストを向上することができる。特に本形態では、液晶装置１００がＩＰＳモードとして構成されているため、液晶分子５１のプレチルト角が大きくなると、水平・垂直方向や斜め方向の黒輝度を上昇させてしまうが、本形態によれば、配向膜１５、２５の表面が粗く、かつ、その形状を確実に制御できるため、プレチルト角を確実に小さくできる。それ故、ＩＰＳモードの液晶装置１００において、その視野角特性や画像のコントラストを向上することができる。

また、ＨＤＰＣＶＤ法により形成したシリコン酸化膜４３（配向膜１５、２５）は、有機膜と違って変質せず、斜方蒸着やイオンビーム合成法で形成した無機材料からなる配向膜と違って、無孔性である。このため、液晶装置１００の信頼性を向上することができる。

（ＦＦＳモードの液晶装置への適用例）
上記形態では、層間絶縁膜６上に画素電極５ａと共通電極９ａとが形成されたＩＰＳモードの液晶装置１００に本発明を適用したが、本形態では、同じく横方向の電界により液晶分子の配列を制御するＦＦＳモードの液晶装置に本発明を適用した例を説明する。

図５（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したＦＦＳモードの液晶装置１００の画素１つ分の断面図、および素子基板１０において相隣接する画素の平面図であり、図５（ａ）は、図５（ｂ）のＢ−Ｂ′線に相当する位置で液晶装置１００を切断したときの断面図に相当する。また、図５（ｂ）では、画素電極７ａは長くて太い点線で示し、データ線５ａおよびそれと同時形成された薄膜は一点鎖線で示し、走査線３ａは二点鎖線で示し、共通電極９ａは細い実線で示してある。なお、本形態の基本的な構成は、ＩＰＳモードの液晶装置１００と同様であるため、共通する機能を有する部分には同一の符号を付して図示することにして、それらの説明を省略する。

図５（ａ）、（ｂ）において、素子基板１０の基体たる透明基板１０ｂの上層には、シリコン酸化膜１１が形成されているとともに、その表面側には薄膜トランジスタ３０が形成されている。層間絶縁膜４の表面にはデータ線５ａおよびドレイン電極５ｂが形成されており、それらの上層側には、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、あるいはそれらの積層膜からなる層間絶縁膜６が形成されている。層間絶縁膜６の表面にはＩＴＯ膜からなる画素電極７ａが形成されている。画素電極７ａは、層間絶縁膜６に形成されたコンタクトホール６ａを介してドレイン電極５ｂに電気的に接続し、このドレイン電極５ｂは、層間絶縁膜４およびゲート絶縁膜２に形成されたコンタクトホール４ｂを介してドレイン領域１ｄに電気的に接続している。

本形態において、液晶装置１００は、ＦＦＳモードとして構成されている。このため、画素電極７ａの上層側には、電極間絶縁膜８が形成され、この電極間絶縁膜８の上層にはＩＴＯ膜からなる共通電極９ａが略全面にわたって形成されている。ここで、共通電極９ａには、スリット状の開口部９ｂ（実線で示す）が複数、形成されている。このため、共通電極９ａは、スリット状の開口部９ｂの縁部分で画素電極７ａに対する対向電極と機能する。また、共通電極９ａは、画素電極７ａに対して電極間絶縁膜８を介して対向しており、画素電極７ａとの間に保持容量６０を形成している。このように構成した液晶装置１００では、画素電極７ａと共通電極９ａとの間でスリット状の開口部９ｂを介して形成された横電界によって液晶５０を駆動することができる。

本形態でも、素子基板１０および対向基板２０には、配向膜１５、２５が形成されている。かかる配向膜１５、２５を形成するにあたっても、図４を参照して説明したように、筋状に配列する断面矩形の複数列の凹凸形成用下地膜４１を形成した後、ＨＤＰＣＶＤ法により、凹凸形成用下地膜４１を覆うようにシリコン酸化膜４３を形成する。その結果、凹凸形成用下地膜４１の上方に楔状の頂上部４２を備えたシリコン酸化膜４３が形成され、かかるシリコン酸化膜４３によって、配向膜１５、２５が構成される。

このように構成した液晶装置１００はＩＰＳモードとして構成されているため、液晶分子５１のプレチルト角が大きくなると、水平・垂直方向や斜め方向の黒輝度を上昇させてしまうが、本形態によれば、配向膜１５、２５の表面が粗く、かつ、その形状を確実に制御できるため、プレチルト角を確実に小さくできる。それ故、ＩＰＳモードの液晶装置１００において、その視野角特性や画像のコントラストを向上することができるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。

［その他の実施の形態］
上記形態では、筋状の凹凸を形成する凹凸形成用下地膜４１として、筋状に並列する複数列の下地膜を形成したが、下地膜の表面のみに筋状の凹凸が形成された膜を凹凸形成用下地膜として用いてもよい。すなわち、下地膜を形成した後、その表面に筋状の凹凸を形成する粗面化処理を行なってもよい。

また、上記形態では、半導体膜として単結晶シリコンを用いた例を中心に説明したが、ポリシリコンやアモルファスシリコン膜を用いた素子基板１０に本発明を適用してもよい。また、画素スイッチング素子として薄膜ダイオード素子（非線形素子）を用いた液晶装置に本発明を適用してもよい。

［電子機器への搭載例］
次に、上述した実施形態に係る液晶装置１００を適用した電子機器について説明する。図６（ａ）に、液晶装置１００を備えたモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す。パーソナルコンピュータ２０００は、表示ユニットとしての液晶装置１００と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１及びキーボード２００２が設けられている。図６（ｂ）に、液晶装置１００を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１及びスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての液晶装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、液晶装置１００に表示される画面がスクロールされる。図６（ｃ）に、液晶装置１００を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１及び電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての液晶装置１００を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が液晶装置１００に表示される。

なお、液晶装置１００が適用される電子機器としては、図６に示すものの他、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した液晶装置１００が適用可能である。

(投射型表示装置への適用例)
次に、本発明の電子機器の一実施形態として、上記液晶装置１００をプロジェクタの液晶ライトバルブに採用した例について図面を参照して説明する。

図７は、プロジェクタの概略構成図である。プロジェクタ１１０は、観察者側に設けられたスクリーン１１１に光を照射し、このスクリーン１１１で反射した光を観察する、いわゆる投影型のプロジェクタである。そして、プロジェクタ１１０は、光源１１２と、ダイクロイックミラー１１３、１１４と、液晶ライトバルブ１１５〜１１７（液晶装置１００）と、投射光学系１１８と、クロスダイクロイックプリズム１１９と、リレー系１２０とを備えている。

光源１１２は、赤色光、緑色光及び青色光を含む光を供給する超高圧水銀ランプで構成されている。ダイクロイックミラー１１３は、光源１１２からの赤色光を透過させると共に緑色光及び青色光を反射する構成となっている。また、ダイクロイックミラー１１４は、ダイクロイックミラー１１３で反射された緑色光及び青色光のうち青色光を透過させると共に緑色光を反射する構成となっている。このように、ダイクロイックミラー１１３、１１４は、光源１１２から出射した光を赤色光と緑色光と青色光とに分離する色分離光学系を構成する。

ここで、ダイクロイックミラー１１３と光源１１２との間には、インテグレータ１２１及び偏光変換素子１２２が光源１１２から順に配置されている。インテグレータ１２１は、光源１１２から照射された光の照度分布を均一化する構成となっている。また、偏光変換素子１２２は、光源１１２からの光を例えばｓ偏光のような特定の振動方向を有する偏光にする構成となっている。

液晶ライトバルブ１１５は、ダイクロイックミラー１１３を透過して反射ミラー１２３で反射した赤色光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置（電気光学装置）である。液晶ライトバルブ１１５は、λ／２位相差板１１５ａ、第１偏光板１１５ｂ、液晶パネル１１５ｃ及び第２偏光板１１５ｄを備えている。ここで、液晶ライトバルブ１１５に入射する赤色光は、ダイクロイックミラー１１３を透過しても光の偏光は変化しないことから、ｓ偏光のままである。

λ／２位相差板１１５ａは、液晶ライトバルブ１１５に入射したｓ偏光をｐ偏光に変換する光学素子である。また、第１偏光板１１５ｂは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる偏光板である。そして、液晶パネル１１５ｃは、ｐ偏光を画像信号に応じた変調によってｓ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。さらに、第２偏光板１１５ｄは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。したがって、液晶ライトバルブ１１５は、画像信号に応じて赤色光を変調し、変調した赤色光をクロスダイクロイックプリズム１１９に向けて射出する構成となっている。

なお、λ／２位相差板１１５ａ及び第１偏光板１１５ｂは、偏光を変換させない透光性のガラス板１１５ｅに接した状態で配置されており、λ／２位相差板１１５ａ及び第１偏光板１１５ｂが発熱によって歪むのを回避することができる。

液晶ライトバルブ１１６は、ダイクロイックミラー１１３で反射した後にダイクロイックミラー１１４で反射した緑色光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。そして、液晶ライトバルブ１１６は、液晶ライトバルブ１１５と同様に、第１偏光板１１６ｂ、液晶パネル１１６ｃ及び第２偏光板１１６ｄを備えている。液晶ライトバルブ１１６に入射する緑色光は、ダイクロイックミラー１１３、１１４で反射されて入射するｓ偏光である。第１偏光板１１６ｂは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。また、液晶パネル１１６ｃは、ｓ偏光を画像信号に応じた変調によってｐ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。そして、第２偏光板１１６ｄは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる偏光板である。したがって、液晶ライトバルブ１１６は、画像信号に応じて緑色光を変調し、変調した緑色光をクロスダイクロイックプリズム１１９に向けて射出する構成となっている。

液晶ライトバルブ１１７は、ダイクロイックミラー１１３で反射し、ダイクロイックミラー１１４を透過した後でリレー系１２０を経た青色光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。そして、液晶ライトバルブ１１７は、液晶ライトバルブ１１５、１１６と同様に、λ／２位相差板１１７ａ、第１偏光板１１７ｂ、液晶パネル１１７ｃ及び第２偏光板１１７ｄを備えている。ここで、液晶ライトバルブ１１７に入射する青色光は、ダイクロイックミラー１１３で反射してダイクロイックミラー１１４を透過した後にリレー系１２０の後述する２つの反射ミラー１２５ａ、１２５ｂで反射することから、ｓ偏光となっている。

λ／２位相差板１１７ａは、液晶ライトバルブ１１７に入射したｓ偏光をｐ偏光に変換する光学素子である。また、第１偏光板１１７ｂは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる偏光板である。そして、液晶パネル１１７ｃは、ｐ偏光を画像信号に応じた変調によってｓ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。さらに、第２偏光板１１７ｄは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。したがって、液晶ライトバルブ１１７は、画像信号に応じて青色光を変調し、変調した青色光をクロスダイクロイックプリズム１１９に向けて射出する構成となっている。なお、λ／２位相差板１１７ａ及び第１偏光板１１７ｂは、ガラス板１１７ｅに接した状態で配置されている。

リレー系１２０は、リレーレンズ１２４ａ、１２４ｂと反射ミラー１２５ａ、１２５ｂとを備えている。リレーレンズ１２４ａ、１２４ｂは、青色光の光路が長いことによる光損失を防止するために設けられている。ここで、リレーレンズ１２４ａは、ダイクロイックミラー１１４と反射ミラー１２５ａとの間に配置されている。また、リレーレンズ１２４ｂは、反射ミラー１２５ａ、１２５ｂの間に配置されている。反射ミラー１２５ａは、ダイクロイックミラー１１４を透過してリレーレンズ１２４ａから出射した青色光をリレーレンズ１２４ｂに向けて反射するように配置されている。また、反射ミラー１２５ｂは、リレーレンズ１２４ｂから出射した青色光を液晶ライトバルブ１１７に向けて反射するように配置されている。

クロスダイクロイックプリズム１１９は、２つのダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂをＸ字型に直交配置した色合成光学系である。ダイクロイック膜１１９ａは青色光を反射して緑色光を透過する膜であり、ダイクロイック膜１１９ｂは赤色光を反射して緑色光を透過する膜である。したがって、クロスダイクロイックプリズム１１９は、液晶ライトバルブ１１５〜１１７のそれぞれで変調された赤色光と緑色光と青色光とを合成し、投射光学系１１８に向けて射出するように構成されている。

なお、液晶ライトバルブ１１５、１１７からクロスダイクロイックプリズム１１９に入射する光はｓ偏光であり、液晶ライトバルブ１１６からクロスダイクロイックプリズム１１９に入射する光はｐ偏光である。このようにクロスダイクロイックプリズム１１９に入射する光を異なる種類の偏光としていることで、クロスダイクロイックプリズム１１９において各液晶ライトバルブ１１５〜１１７から入射する光を有効に合成できる。ここで、一般に、ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂはｓ偏光の反射特性に優れている。このため、ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂで反射される赤色光及び青色光をｓ偏光とし、ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂを透過する緑色光をｐ偏光としている。投射光学系１１８は、投影レンズ（図示略）を有しており、クロスダイクロイックプリズム１１９で合成された光をスクリーン１１１に投射するように構成されている。

（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した液晶装置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、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。本発明を適用した液晶装置に用いた素子基板の画像表示領域の電気的な構成を示す等価回路図である。（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したＩＰＳモードの液晶装置の画素１つ分の断面図、および素子基板において相隣接する画素の平面図である。本発明を適用した液晶装置に用いた配向膜の説明図である。（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したＦＦＳモードの液晶装置の画素１つ分の断面図、および素子基板において相隣接する画素の平面図である。本発明に係る液晶装置を用いた電子機器の説明図である。本発明に係る液晶装置を用いたプロジェクタの概略構成図である。

符号の説明

１ａ・・半導体膜、３ａ・・走査線、４、６・・層間絶縁膜、５ａ・・データ線、７ａ・・画素電極、８・・電極間絶縁膜、９ａ・・共通電極、１０・・素子基板、１５、２５・・配向膜、２０・・対向基板、３０・・薄膜トランジスタ（画素スイッチング素子）、４１・・凹凸形成用下地膜、４２・・頂上部、４３・・シリコン酸化膜、５０・・液晶、５１・・液晶分子、１００・・液晶装置

Claims

同一の絶縁膜上に画素電極と共通電極とが形成され、前記画素電極と前記共通電極との間の電界により液晶分子の配列が制御される液晶装置の製造方法において、
前記画素電極及び前記共通電極上並びに前記画素電極と前記共通電極との間の各々に、互いに離間した筋状の凹凸形成用下地膜を形成する第１工程と、
高密度プラズマ化学気相堆積法により、前記凹凸形成用下地膜の各々を覆うと共に、前記凹凸形成用下地膜の各々の上方に一対の斜面を有する配向膜を形成する第２工程と、
を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
絶縁膜を挟むように画素電極と共通電極とが形成され、前記画素電極と前記共通電極との間の電界により液晶分子の配列が制御される液晶装置の製造方法において、
前記共通電極上及び前記共通電極の開口部の各々に、互いに離間した筋状の凹凸形成用下地膜を形成する第１工程と、
高密度プラズマ化学気相堆積法により、前記凹凸形成用下地膜の各々を覆うと共に、前記凹凸形成用下地膜の各々の上方に一対の斜面を有する配向膜を形成する第２工程と、
を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
前記凹凸形成用下地膜は、断面矩形状に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶装置の製造方法。
前記凹凸形成用下地膜および前記配向膜は、いずれもシリコン酸化膜からなることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶装置の製造方法。