JP2007322652A - アクティブマトリクス基板、液晶表示装置及びアクティブマトリクス基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高い画質のよい反射型液晶表示装置を実現する。
【解決手段】アクティブマトリクス基板において、画素電極３０の上には複数層３１、３３からなる斜方蒸着膜を形成し、層３１の蒸着角度は、層３３の蒸着角度よりも垂直に近い角度であり、かつ斜方蒸着の方向は同じである。画素電極間のアクティブマトリクス基板面上の斜方蒸着膜は複数の層が段差状に設けることができるが、蒸着角度制御により表面が傾斜するように形成されるようにしてもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は負の誘電異方性を有する液晶を用いて画像、文字等を表示する液晶表示装置、その液晶表示装置に用いるアクティブマトリクス基板、その液晶表示装置を用いた液晶プロジェクター装置とリアプロジェクション装置及びアクティブマトリクス基板の製造方法に関する。

今日、世の中はマルチメディア時代に入り、画像情報でコミュニケーションを図る機器の重要性がますます高まりつつある。なかでも、液晶表示装置は、薄型で消費電力が小さいため注目され、半導体にならぶ基幹産業にまで成長している。

液晶表示装置は、現在、画面サイズの大型化にともない、製造装置が高価になるばかりでなく、大画面を駆動するためには、電気的に厳しい特性が要求される。このため、小型の液晶表示パネルを作製し、光学的に像を拡大して表示するプロジェクション（投影）方式が注目されている。これは、半導体の微細化にともない、性能やコストが良くなるスケーリング則と同様に、サイズを小さくして、特性を向上させ、同時に、低コスト化も図ることができるからである。

近年、コントラストが高く、応答速度も速いということから負の誘電異方性を持つ液晶が注目されている。これは印加電圧が小さい時には液晶が垂直に立っている状態であり、垂直配向液晶と呼ばれている。この液晶は光の偏光方向に対して影響を及ぼさず、黒の表示ができる特性をもつ。

一方、プロジェクターにおいては、輝度特性を重視し年々パネルに対して強い光を当てる方向で進んでおり、従来使用されていたポリイミドに代表される有機系配向膜では光による劣化に耐えることが困難である。そこで、無機配向膜が検討されており、斜方蒸着膜が用いられるようになってきた。ここでは、斜方蒸着膜はパネルに対して斜めに膜を蒸着することで作成される。図１１は液晶変調用電極となる画素電極上及び画素電極間に斜方蒸着膜を形成する方法を示す断面図である。

ところで斜方蒸着法においては画素電極に凹凸があると、図１１の矢印５００で示すように斜め方向からの蒸着であるために、隣接する画素電極５０１間のへこみ部分（溝部）５０２に斜方蒸着膜５０３がつかない領域が生じるという問題点が生じてくる。

図１２は垂直配向液晶５０４を挟み込んだ液晶パネルの断面図である。５０５はガラス基板、５０６は透明電極となる透明導電膜、５０７はガラス基板側の斜方蒸着膜を表す。図１２で示すように斜方蒸着膜がつかない部分５０２では液晶５０４の配向規制力が弱まるために液晶の配向が乱れる配向不良が生じる。そして、この配向不良が、コントラスト低下や輝度ムラ等の画質の劣化につながることになる。そのために、例えば、特許文献１や特許文献２もしくは特許文献３においては、２回の蒸着を行うことで画素電極間にも斜方蒸着膜を堆積させ、配向不良を抑制するという提案がなされている。
特開２００１−５００３号公報 特開２００５−７７９００号公報 特開２００５−７７９０１号公報

しかしながら、特許文献１では、１回目と２回目の斜方蒸着膜の角度が９０°異なる方向に設定して斜方蒸着膜を堆積するため、液晶のプレチルトの方位角が部分部分で異なるという現象が生じる。

一方、特許文献２もしくは特許文献３においては、１回目の蒸着は角度を持たせず、垂直方向に斜方蒸着膜を堆積させる。したがって、１回目の膜のみ形成される部分では液晶にプレチルトは生じないという現象がおこる。
（発明の目的）
本発明の目的は、コントラストが高く、応答速度が速い液晶を用いて、配向ムラが生じない液晶表示装置を実現することにある。

上記課題を解決するための本発明のアクティブマトリクス基板は、負の誘電異方性を有する液晶を用いた液晶表示装置に用いられ、液晶変調用電極がマトリクス状に複数個配されたアクティブマトリクス基板において、
前記液晶変調用電極上及び前記液晶変調用電極間に斜方蒸着膜を有し、
少なくとも前記液晶変調用電極間の斜方蒸着膜は複数層で構成されており、アクティブマトリクス基板の積層方向について前記液晶変調用電極に最も近い層の蒸着角度は前記液晶のプレチルトを生じさせ且つ前記液晶変調用電極から最も遠い層の蒸着角度よりも小さくなるような角度とし、前記複数層の斜方蒸着方向が略同じ方向であることを特徴とする。

また本発明のアクティブマトリクス基板は、負の誘電異方性を有する液晶を用いた液晶表示装置に用いられ、液晶変調用電極がマトリクス状に複数個配されたアクティブマトリクス基板において、
前記液晶変調用電極上及び前記液晶変調用電極間に斜方蒸着膜を有し、
少なくとも前記液晶変調用電極間の斜方蒸着膜は複数層で構成されており、該複数層のうちの二層において、アクティブマトリクス基板面に対して下に配置された層の蒸着角度は前記液晶のプレチルトを生じさせ且つ上に配置された層の蒸着角度よりも小さくなるような角度とし、前記複数層の斜方蒸着方向が略同じ方向であることを特徴とする。

また本発明のアクティブマトリクス基板は、負の誘電異方性を有する液晶を用いた液晶表示装置に用いられ、液晶変調用電極がマトリクス状に複数個配されたアクティブマトリクス基板において、
前記液晶変調用電極上及び前記液晶変調用電極間に斜方蒸着膜を有し、
少なくとも前記液晶変調用電極間の斜方蒸着膜は蒸着角度制御により表面が傾斜するように形成されていることを特徴とする。

本発明の液晶表示装置は上記本発明のアクティブマトリクス基板を用いたものである。また本発明の液晶プロジェクター装置、及びリアプロジェクション装置は上記液晶表示装置を用いたものである。

本発明のアクティブマトリクス基板の製造方法は、負の誘電異方性を有する液晶を用いた液晶表示装置に用いられ、液晶変調用電極がマトリクス状に複数個配されたアクティブマトリクス基板の製造方法において、
基板に前記液晶変調用電極を形成した後に斜方蒸着膜を形成するときに、蒸着角度を前記液晶のプレチルトを生じさせる第一の角度として斜方蒸着を行い、ついで斜方蒸着方向が略同じ方向で、蒸着角度を前記第一の角度より大きくして斜方蒸着を行うことを特徴とする。

また本発明のアクティブマトリクス基板の製造方法は、負の誘電異方性を有する液晶を用いた液晶表示装置に用いられ、液晶変調用電極がマトリクス状に複数個配されたアクティブマトリクス基板の製造方法において、
基板に前記液晶変調用電極を形成した後に斜方蒸着膜を形成するときに、蒸着角度を前記液晶のプレチルトを生じさせる所定の角度に設定して斜方蒸着を行い、蒸着角度を前記所定の角度より連続的又は断続的に大きくして斜方蒸着を行うことを特徴とする。

本願において、「蒸着角度」とは、アクティブマトリクス基板の法線方向と蒸着粒子の入射方向とがなす角度をいう。また「斜方蒸着方向」とはアクティブマトリクス基板面上から見たときに蒸着粒子が入射する方向をいう。

また、斜方蒸着層で斜方蒸着方向は完全に同一でなくてよく、本願において「斜方蒸着方向が略同じ方向である」とは完全に同一を意味するものではない。すなわち、「略同一」とは斜方蒸着方向がずれた場合（斜方蒸着方向のずれは好ましくは４５°以内、より好ましくは２０°以内、さらに好ましくは５以内°である）も含む意味である。

本発明によれば、液晶変調用電極間の溝にも充分に配向膜となる斜方蒸着膜が堆積し、且つそのプレチルト方向も画素電極上のプレチルト方向と略同じであることから、電圧をかけた場合にも液晶は同じ方向にしか倒れず、配向ムラは生じない。このため、この液晶パネルを用いた液晶プロジェクターシステムは、信頼性の高い、良質の液晶表示装置を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

［実施形態１］
本発明の実施形態を図１に基づいて詳細に説明する。

図１は本実施形態による反射型液晶表示装置を説明するための等価回路図の一例である。ここで反射型の例で説明するが、透過型であっても隣接する画素構造をとるものであれば同様な効果が得られるのはいうまでもない。図１において、簡易化のために２×２の画素を示している。

図１において、１，２は信号線、３〜６は画素部のスイッチングトランジスタ、７〜１０は液晶、１１〜１４は保持容量、１５，１６は駆動線（走査線）、１７は信号線１，２を走査する水平シフトレジスタである。また、１８は駆動線１５，１６を走査する垂直シフトレジスタ、１９はビデオ線、２０，２１はビデオ線１９から信号線１，２へのサンプリングスイッチを表す。水平シフトレジスタ１７、垂直シフトレジスタ１８、スイッチングトランジスタ３〜６、保持容量１１〜１４及びサンプリングスイッチ２０，２１は、シリコン基板等の半導体基板に形成される。

本実施形態の反射型液晶表示装置の動作を簡単に説明する。図1では画素は２×２で表示し、説明しているが、これは説明の簡易化のためで、マトリクス状にX画素×Y画素（Ｘ，Ｙは２以上の自然数、例えばＳＸＧＡ＋の場合１４００画素×１０５０画素）存在する。

まず図１において、垂直シフトレジスタ１８により駆動線１５に、画素のスイッチトランジスタ３，４をオン状態にするべく信号が入力される。このオン状態時に、水平シフトレジスタ１７により順次サンプリングスイッチ２０，２１がオンし、ビデオ線１９から信号線１，２に信号を伝達する。具体的には、サンプリングスイッチ２０が開いて、信号線１にビデオ線１９の信号が書き込まれる。すると画素のスイッチトランジスタ３を通して保持容量１１に電荷が蓄積され、液晶７に電圧を印加する。次いでサンプリングスイッチ２０が閉じた後にサンプリングスイッチ２１が開いてビデオ線１９の信号を信号線２に書き込み、画素のスイッチトランジスタ４を通して保持容量１２に電荷が蓄積され、液晶８に電圧を印加する。このシーケンスで駆動線１５に接続された画素に順次に信号が書き込まれていく（順次保持容量に電荷が蓄積され、信号が書き込まれていく）。駆動線１５に接続された全ての画素に信号が書き込まれた後に、駆動線１５がオフし、今度は駆動線１６に、画素スイッチトランジスタ５，６をオン状態にするべく信号が入力される。後は駆動線１５に接続される画素と同様の動作で駆動線１６に接続される画素に信号が書き込まれていく。パネルの全画素の書き込みが終了した後、再びこの動作が繰り返される。

図２は本発明を用いた反射型液晶表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板の画素電極付近の断面図、図３はその平面図を表す。本実施形態では３０が液晶変調用電極となる画素電極である。画素電極は反射型液晶表示装置においては反射電極となりアルミニウム等の反射率の高い導電性材料が用いられる。画素電極３０の厚みは２００nm、画素電極間の間隔は０.５μｍである。３１が第１の斜方蒸着層で、蒸着角度は４５°（矢印35の一点鎖線と基板法線方向との角度θ２）で行った。蒸着角度を垂直に近くしたために、画素電極段差による影の部分は抑制され、図２の領域３２は０．３５μｍであり、画素電極間隔の０．５μｍのうちで斜方蒸着膜が堆積しない部分は０．１５μｍに限られる。ここで図３の平面図で示すように、実際の斜方蒸着方向は画素電極の並び方向に対して斜め４５°の方向（図３に示すように角度θ３＝４５°）である。これは後ほど詳細にのべる光学システムとの関連で決定される方向で、本実施形態の入射偏光方向は画素の並び方向に対して直角もしくは水平方向としている。

３３は第２の斜方蒸着層であり、蒸着角度は６８°（矢印３６の実線と基板法線方向との角度θ１）である。なお、第１の斜方蒸着層３１と第２の斜方蒸着層とで斜方蒸着膜を構成する。平面上の蒸着方向は図３で示す第１の斜方蒸着方向と同じ方向である。つまり、斜方蒸着方向は画素電極の並び方向（画素電極が四角の場合には画素電極の辺）に対して斜め４５°の方向（図３に示すように角度θ３＝４５°）である。この蒸着角度θ１による斜方蒸着層により、垂直配向液晶のプレチルトはおよそ７°に設定される。第１の斜方蒸着（蒸着角度θ２）で決定されるプレチルトはおよそ２°である。

したがって、領域３４には他の部分と異なる液晶配向になるが、電圧が加わらない状況においては基本的に垂直に立っている方向なので、他の部分よりも黒表示であり、コントラストの低下は起こりにくい。さらに、画素電極に電圧が加わった場合においても、他の部分と同じ方向のプレチルトであるために、 配向乱れを起こしにくく、周りの画素部分に影響を及ぼすことが無い。なお、第１の斜方蒸着の蒸着角度は液晶のプレチルトが生ずるような角度に設定される。本実施形態では４５°に設定されているが、垂直配向液晶の材料、斜方蒸着膜の材質等を考慮して適宜設定される。第２の斜方蒸着の蒸着角度は第１の斜方蒸着の蒸着角度よりも大きい角度に設定される。それにより、本実施形態では、第１の斜方蒸着で形成される斜方蒸着層によって付与される垂直配向液晶のプレチルトより、第２の斜方蒸着で形成される斜方蒸着層によって付与される垂直配向液晶のプレチルトが大きい角度に設定される。

図１３はアクティブマトリクス基板の画素構成を示す概略的断面図である。

なお、図１３において、各層間の絶縁層は絶縁膜１３２を除き簡易化のために省略されている。

図１３において、１３０は反射電極となる画素電極（画素電極３０に対応する）、１３１は画素電極１３０下に設けられた遮光膜、１３２は画素電極１３０の間の絶縁膜、１３３はポリシリコンのゲート電極である。スルーホール１３８は画素電極１３０と下地配線１３７さらに下地層１５１と接続するプラグである。１３４は画素のスイッチトランジスタのドレイン領域で、画素電極１３０と接続されている。１３５は画素のスイッチトランジスタのソース領域で信号線１４０と接続されている。信号線１４０からの電荷がゲート電極１３３の制御によりドレイン領域１３４に転送される。反射電極電位である電極１３９と、それに対向して存在する拡散領域１３６とで容量（図１の保持容量１１−１４に対応する）が形成される。画素電極１３０としてはＡｌ，ＡｌＳｉ，ＡｌＣｕ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ，Ag，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｎｉ，Ａｕ，TiN等の金属膜、或いはこれら金属の化合物膜を用いるが特にこれらの材料に限定されない。どの金属を用いる場合も研磨することにより反射率を向上させることができる。ここでは、半導体基板のウエル領域１４２内に容量の電極が設けられているが、容量の電極は別途半導体基板上に設けてもよい。１４３、１４４は選択酸化膜である。

図４は対向電極を介して液晶を挟み込んだ反射型液晶表示装置の断面図である。図１２と比較して、配向乱れを抑制することが可能である。図２及び図１３に示したアクティブマトリクス基板は、ＩＴＯ等の透明電極３９、配向膜となる斜方蒸着膜３８（斜方蒸着層３３と同様な斜方蒸着が行われる）が設けられたガラス基板等の光透過性基板４１と、垂直配向液晶３７を挟んで対向配置される。

斜方蒸着層３１，３３は異なる材料でも同じ材料でも良く、特に限定はされないが、基本的に同じチャンバー内で同じ材料で連続的に堆積させることが好ましい。斜方蒸着層３３を別装置で堆積させると１度大気にさらすといった工程が加わり、水分汚染やパーティクル汚染等に対して好ましくないとともに、効率的ではない。また別材料の場合、ターゲット交換等複雑なプロセスになってしまうために好ましいプロセスとはいえない。

本実施形態ではこの斜方蒸着膜はシリコン酸化膜で形成しており、垂直配向液晶との屈折率差はほとんど無く、液晶-斜方蒸着膜の界面で反射率のロスがほとんど無い構造を形成している。したがって反射型液晶表示装置として反射率を大きくすることが可能となっている。

図５を用いて、上述した本実施形態の液晶表示装置を用いた液晶プロジェクター装置について説明する。

図５は液晶プロジェクター装置の一例である。１０１はランプ、１０２はリフレクター、１０３はロッドインテグレーター、１０４はコリメーターレンズ、１０５は偏光変換系、１０６はリレーレンズ、１０７はダイクロイックミラーである。また、１０８は偏光ビームスプリッター、１０９はクロスプリズム、１１０は液晶パネル、１１１は投影レンズ、１１２は全反射ミラーである。１１０の液晶パネルは図１、図４及び図１３に示した液晶表示装置を用いたものである。

ランプ１０１から出た光束はリフレクター１０２で反射し、インテグレーター１０３の入り口に集光する。このリフレクター１０３は楕円リフレクターであり、発光部及びインテグレーター入り口にその焦点が存在する。インテグレーター１０３に入った光束はインテグレーター内部で0〜数回反射を繰り返し、インテグレーター出口で２次光源像を形成する。２次光源形成法としてはフライアイを用いた方法も有るが、ここでは省略する。２次光源からの光束はコリメーターレンズ１０４を通して、おおむね平行光とされ、偏光変換系の偏光ビームスプリッター１０５に入射する。P波は偏光ビームスプリッター１０５で反射し、λ/2板を通りS波となり、全てがS波となりリレーレンズ１０６に入射する。光束はリレーレンズ１０６により、パネルに集光される。パネルに集光される間に、色分解ダイクロイックミラー１０７、偏光板(不図示)、偏光ビームスプリッター１０８、クロスプリズム１０９等で色分解系が構成され、S波がそれぞれ３枚の液晶パネル１１０に入射する。液晶パネル１１０では液晶シャッターが、映像に合わせて画素ごとに電圧を制御する。液晶の作用によりS波を楕円偏光（もしくは直線偏光）に変調し、偏光ビームスプリッター１０８でP波成分を透過させ、クロスプリズム１０９で色合成した後投影レンズ１１１から投影する形態が一般的である。

本実施形態の液晶プロジェクター装置は、筐体内に設置され、壁や専用スクリーンに投射される液晶プロジェクターを構成することができる。

また本実施形態の液晶プロジェクター装置はリアプロジェクションテレビ等のリアプロジェクション装置に用いることができる。すなわち、図６に示すように、本実施形態の液晶プロジェクター装置を（ここでは投影レンズのみを示している）、反射ミラー３１０、スクリーンとなるフレネルレンズ３１１，レンチキュラーレンズ３１２とともに筐体内に配置することで、リアプロジェクションテレビ等のリアプロジェクション装置を構成することができる。

図６に示すように、液晶プロジェクター装置の投影レンズ１１１からの光を反射ミラー３１０で反射させスクリーンの背面に投射し（反射ミラーを介さず投射してもよい）、フレネルレンズ３１１で平行光とする。その後、レンチキュラーレンズ３１２を通して光を広角度に散乱させる。

したがって本実施形態の液晶プロジェクター装置は、フロントプロジェクション方式（壁や専用スクリーン等に画像光を投射する方式）、リアプロジェクション方式（スクリーンの背面に画像光を投射してスクリーンの透過光を見る方式）のいずれにも用いられる。

次に反射型液晶表示装置の作製方法について簡単に述べる。なお、構造は図１３に示したものと同様であるが、以下の工程では、下地層、遮光膜の製造工程は省かれている。

ｎ形シリコン半導体基板を部分熱酸化し、ＬＯＣＯＳ（Local Oxdation of silicon） 酸化膜（選択酸化膜）を形成する。ついでＬＯＣＯＳをマスクとしてボロンをドーズ量１０¹²ｃｍ^-2程度イオン注入し、ｐ形不純物領域であるＰ型ウエルを形成する。この基板を再度熱酸化し、酸化膜厚６００オングストロームのゲート酸化膜を形成する。

リンを１０²⁰ｃｍ^-3程度ドープしたｎ形ポリシリコンからなるゲート電極を形成した後、基板全面にリンをドーズ量１０¹²ｃｍ^-2程度イオン注入し、不純物濃度１０¹⁶ｃｍ^-3程度のｎ形不純物領域であるｎ型低濃度ドレインを形成した。引き続き、パターニングされたフォトレジストをマスクとして、リンをドーズ量１０¹⁵ｃｍ^-2程度イオン注入し、不純物濃度１０¹⁹ｃｍ^-3程度のソース、ドレイン領域を形成し、ｎMOSトランジスタを形成する。同様にｐMOSトランジスタを形成する。その後、基板全面に層間膜を形成した。層間膜はＰＳＧ（Phospho-silicate Glass）やＮＳＧ（Nondope Silicate Glass）／ＢＰＳＧ（Boro-Phospho-Silicate Glass）や、ＴＥＯＳ（Tetraetoxy-Silane）等可能である。ソース、ドレイン領域の直上にコンタクトホールをパターニングし、スパッタリング等によりＡｌを蒸着した後パターニングし、Ａｌ電極を形成する。このＡｌ電極と、ソース、ドレイン領域とのオーミックコンタクト特性を向上させるために、Ｔｉ／ＴｉＮ等のバリアメタルを、Ａｌ電極とソース、ドレイン領域との間に形成するのが望ましい。その後さらに層間絶縁膜を形成し、画素電極となる金属膜を形成する。金属膜は例えばＴｉ、ＴｉＮ、Ａｌ等の金属もしくはそれらの積層膜であり特に限定されない。パターニング後、斜方蒸着装置により、液晶配向のための第１のシリコン酸化膜を角度０°、４５°、５５°、６０°、６５°、６８°でおよそ５０nmのものをそれぞれ形成した。ついで方向は変えず、角度のみを６８°に変更して、第２のシリコン酸化膜をおよそ５０nm形成した。

透明電極が形成されたガラス基板上にも同様に斜方蒸着装置によりシリコン酸化膜をおよそ１００nm形成し、その後前記シリコン基板と、ガラス基板を貼り合せた後に、垂直液晶を注入した。ワイアボンディングで電極を取り出し反射型液晶表示装置を作製した。この反射型液晶装置を３枚用いて、液晶プロジェクターシステムを作製したところ以下の結果を得た。

SEM観察により図１の領域３２の幅と画素電極間隔0.5μｍとの比及び配向ムラの結果を図７に示す。第１斜方蒸着層が６５°,６８°では大きな配向ムラが確認されたが、第１斜方蒸着層が４５°から６０°の時の特性は０°の時に比べて非常に良好であり、良質な画像の信頼性の高い液晶プロジェクターが作製できた。すなわち、画素電極間隔に対して、40％以上100％未満の領域に第１の配向膜が堆積されていることが配向不良を抑制し、良質の画像を得るための重要な要素であることがわかる。

本実施形態では斜方蒸着層３１，３３は図３に示すように同じ方向（図中、矢印の方向）から斜方蒸着されているが、斜方蒸着層３１，３３で斜方蒸着の方向は完全に同一でなくてよい。斜方蒸着層３１の斜方蒸着方向に対する、斜方蒸着層３３の斜方蒸着方向のずれは、基板面上から見たときに角度が、好ましくは４５°以内、より好ましくは２０°以内、さらに好ましくは５以内°である。例えば４５°以内の場合は、図３に示す斜方蒸着層３１の斜方蒸着方向（図中の矢印の方向）から、斜方蒸着層３３の斜方蒸着方向は±４５°の範囲内となる。斜方蒸着方向のずれは配向不良の出やすさに影響を与え、ずれが４５°以内の場合はやや配向不良が生ずるものの用途によっては許容されるレベルである。ずれが２０°以内の場合は若干配向不良が生ずるもののずれが４５°以内の場合よりも改善され、高解像度品でなければ許容されるレベルである。さらに、ずれが５°以内の場合、ほとんど配向不良が生じない。

このように、斜方蒸着層で斜方蒸着の方向は完全に同一でなくてよく、本願において「斜方蒸着方向が略同じ方向である」とは完全に同一を意味するものではない。すなわち、上記のように斜方蒸着方向がずれた場合（斜方蒸着方向のずれは好ましくは４５°以内、より好ましくは２０°以内、さらに好ましくは５以内°）も含む意味である。
［実施形態２］
本発明の第２の実施形態を図８に基づいて詳細に説明する。

図８は本実施形態による反射型液晶表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板の画素電極付近の断面図を表す。本実施形態では３０が液晶変調用電極となる画素電極である。画素電極は反射型液晶表示装置においては反射電極となりアルミニウム等の反射率の高い導電性材料が用いられる。画素電極の厚みは２００nm、画素電極間の間隔は０.５μｍである。ここで、実施形態１と異なり画素電極３０上に金属電極の保護膜（絶縁膜となる）としてシリコン酸化膜４０をプラズマCVD法にて堆積した。プラズマCVD等で成膜した膜は、蒸着膜と異なり、緻密な膜であるため、液晶が画素電極である金属電極と接することが無く、化学的に安定となる。

しかしながら、この保護膜はあまり厚いと液晶内に存在するイオン成分の偏りによる焼きつきが生じる場合がある。よって好ましくは30nm以下、より好ましくは２０nm以下にすることがよい。保護膜の厚さは、化学的に安定化させる効果が保てる程度まで薄くできる。またこの保護膜はシリコン酸化膜に限られずシリコン窒化膜やアルミナ酸化膜のような膜でもよいし、単層である限定は無く、積層構造でもよい。ただし、欠陥の少ない緻密な膜であるほうが好ましいといえる。

透明電極を有するガラス基板上にも同様に斜方蒸着装置によりシリコン酸化膜をおよそ１００nm形成し、その後前記シリコン基板と、ガラス基板を貼り合せた後に、垂直配向液晶を注入した。ワイアボンディングで電極を取り出し反射型液晶表示装置を作製した。この反射型液晶装置を３枚用いて、液晶プロジェクターシステムを作製したところ、実施形態１と同等の画質を得ることができ、且つさらに信頼性の高い液晶プロジェクターが作製できた。
［実施形態３］
本発明の第３の実施形態を詳細に説明する。

本実施形態では画素電極の厚みは２００nm、画素電極間の間隔は０.２μｍである。画素ピッチは９μｍであり、画素電極の開口率は９５%以上とし、高輝度を実現した。

液晶のプレチルトの狙いどおりに設計するには斜方蒸着膜の蒸着角度は画素電極間に斜方蒸着が可能なできるだけ大きい値に設定、例えば68°程度であることが好ましい。しかし、本実施形態では画素電極間の距離は実施形態１、２に比べて小さく、68°程度に設定すると画素電極間には斜方蒸着膜はつかないため配向不良を起こす。またプレチルトを生じさせるのに必要な最低の角度はこの構成の場合、４１°程度である。この場合、画素電極の厚さが２００nm以上であると、画素間距離が0.2μｍ以下になると、画素電極間の領域に対して堆積膜（斜方蒸着膜）領域の比率が４０％より低くなり配向不良を避けることは難しい。

画素電極の厚さをＨ、画素電極間距離をＬ、プレチルトが生じる最低の角度をＸ（°）とすると、斜方蒸着角度は、
1-（H/L）tan(X)）≧0.4
すなわち、tan(X)≦0.6L/H
を満たすことが求められる。角度Ｘがある値以上の場合、画素電極の厚さＨを薄くし、幅Ｌをおおきくすることが求められる。しかし、幅Ｌが大きいと開口率が低下し、画素電極の厚さＨを薄くすると反射率の低下が生じるため、画素サイズが小さくなるにつれて、輝度との両立が難しくなってくる。その場合、本実施形態のように、斜方蒸着層を３層以上の多層構造にして、少しずつ画素間にプレチルトの異なる斜方蒸着層を堆積することで、配向ムラを抑制することができる。本実施形態では、仮に斜方蒸着膜の最上層の画素電極間の保護層４０上を覆う領域が少なくても、下層で液晶のプレチルトが形成され配向ムラを抑制することができる。

図９のように、例えば保護膜４０の上に斜方蒸着層５０，５１，５２の順に角度を大きくして蒸着させるとよい。また上述した各実施形態のようにデジタル的（段階的）に角度を変えるほか、図１０の斜方蒸着膜６０のように連続的に垂直方向から斜方の方向に変えることでも同様な効果を得ることができる。すなわち、半導体基板上に液晶変調用電極となる画素電極を形成した後に斜方蒸着膜を形成するときに、まず蒸着角度を液晶のプレチルトを生じさせる所定の角度に設定して斜方蒸着を行う。そして、蒸着角度をこの所定の角度より連続的に大きくして斜方蒸着を行うことにより図１０の構成を得ることができる。図１０の構成では、画素電極間の基板面上の斜方蒸着膜は蒸着角度制御により表面が傾斜するように形成される。

なお、図９と図１０とは区別して示したが、図１０の例は図９の構成において非常に薄い層が連続的に積層された構成ととらえることもできる。

また、以上説明した各実施形態では反射型液晶表示装置及び反射型液晶表示装置を用いた液晶プロジェクター装置について説明したが、本発明は透過型液晶表示装置及び透過型液晶表示装置を用いた液晶プロジェクター装置についても適用可能である。

本発明は液晶を用いて画像、文字等を表示する液晶表示装置、液晶プロジェクター装置及びリアプロジェクション装置、液晶表示装置に用いるアクティブマトリクス基板とその製造方法に用いることができ、特に投影型の液晶表示装置、液晶プロジェクター装置、フロントプロジェクション装置及びリアプロジェクション装置に用いることができる。

本発明による反射型液晶表示装置の等価回路図である。 本発明を用いた反射型液晶表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板の画素電極付近の断面図である。 本発明による反射型液晶表示装置の画素電極部の平面図である。 本発明による反射型液晶表示装置の断面図である。 本発明による反射型液晶表示装置を用いた液晶プロジェクター装置の説明図である。 上記液晶プロジェクター装置を用いたリアプロジェクション装置の説明図である。 本発明による第１実施形態での結果を表す表である。 本発明による第２実施形態である反射型液晶表示装置の画素電極部断面図である。 本発明による第３実施形態である反射型液晶表示装置の画素電極部断面図である。 本発明による第３実施形態である反射型液晶表示装置の画素電極部断面図である。 反射型液晶表示装置の画素電極部の断面図を表す従来例を示す断面図である。 反射型液晶表示装置の断面図を表す従来例を示す断面図である。 アクティブマトリクス基板の画素構成を示す概略的断面図である。

符号の説明

１，２ 信号線
３-６ 画素部のスイッチングトランジスタ
７-１０ 液晶
１１-１４ 保持容量
１５,１６ 駆動線
１７ 水平のシフトレジスタ
１８ 垂直のシフトレジスタ
１９ ビデオ線
２０,２１ サンプリングスイッチ
３０、５０１ 反射電極
３１、３３、５０，５１，５２、６０、５０３ 斜方蒸着膜（斜方蒸着層）
３２ 画素間の溝部で配向膜が堆積している領域
３４ 画素間の溝部で配向膜が堆積していない領域
３５、３６、５００ 斜方蒸着時の角度
３７、５０４ 液晶
３８、５０７ 配向膜
３９、５０６ ＩＴＯ
４０ 保護膜
１０１ ランプ
１０２ リフレクター
１０３ ロッドインテグレーター
１０４ コリメーターレンズ
１０５ 偏光変換
１０６ リレーレンズ
１０７ ダイクロイックミラー
１０８ 偏光ビームスプリッター
１０9 クロスプリズム
１１０ 液晶パネル
１１１ 投影レンズ
１1２ 全反射ミラー
５０２ 画素の間のへこみ部分
５０５ ガラス

Claims (15)

1. 負の誘電異方性を有する液晶を用いた液晶表示装置に用いられ、液晶変調用電極がマトリクス状に複数個配されたアクティブマトリクス基板において、
   前記液晶変調用電極上及び前記液晶変調用電極間に斜方蒸着膜を有し、
   少なくとも前記液晶変調用電極間の斜方蒸着膜は複数層で構成されており、アクティブマトリクス基板の積層方向について前記液晶変調用電極に最も近い層の蒸着角度は前記液晶のプレチルトを生じさせ且つ前記液晶変調用電極から最も遠い層の蒸着角度よりも小さくなるような角度とし、前記複数層の斜方蒸着方向が略同じ方向であることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
2. 負の誘電異方性を有する液晶を用いた液晶表示装置に用いられ、液晶変調用電極がマトリクス状に複数個配されたアクティブマトリクス基板において、
   前記液晶変調用電極上及び前記液晶変調用電極間に斜方蒸着膜を有し、
   少なくとも前記液晶変調用電極間の斜方蒸着膜は複数層で構成されており、該複数層のうちの二層において、アクティブマトリクス基板面に対して下に配置された層の蒸着角度は前記液晶のプレチルトを生じさせ且つ上に配置された層の蒸着角度よりも小さくなるような角度とし、前記複数層の斜方蒸着方向が略同じ方向であることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
3. 負の誘電異方性を有する液晶を用いた液晶表示装置に用いられ、液晶変調用電極がマトリクス状に複数個配されたアクティブマトリクス基板において、
   前記液晶変調用電極上及び前記液晶変調用電極間に斜方蒸着膜を有し、
   少なくとも前記液晶変調用電極間の斜方蒸着膜は蒸着角度制御により表面が傾斜するように形成されていることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
4. 前記液晶変調用電極と前記斜方蒸着膜との間に２０nm以下の絶縁膜を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス基板。
5. 前記絶縁膜がシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項４に記載のアクティブマトリクス基板。
6. 前記液晶変調用電極は光反射導電性材料からなることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス基板。
7. 前記斜方蒸着膜は前記液晶変調用電極間の領域のうち、40％以上100％未満の領域に堆積されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス基板。
8. 前記アクティブマトリクス基板としてシリコン基板を用いたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス基板。
9. 前記液晶変調用電極間の複数層からなる前記斜方蒸着膜は、前記液晶変調用電極に最も近い層から最も遠い層へと、蒸着角度が大きくなるように積層されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクティブマトリクス基板。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス基板と、透明電極を有する光透過性基板とを、負の誘電異方性を有する液晶で挟んで貼り合せた液晶表示装置。
11. 請求項１０に記載の液晶表示装置は反射型液晶表示装置であることを特徴とする液晶表示装置。
12. 負の誘電異方性を有する液晶を用いた液晶表示装置に用いられ、液晶変調用電極がマトリクス状に複数個配されたアクティブマトリクス基板の製造方法において、
    基板に前記液晶変調用電極を形成した後に斜方蒸着膜を形成するときに、蒸着角度を前記液晶のプレチルトを生じさせる第一の角度として斜方蒸着を行い、ついで斜方蒸着方向が略同じ方向で、蒸着角度を前記第一の角度より大きくして斜方蒸着を行うことを特徴とするアクティブマトリクス基板の製造方法。
13. 負の誘電異方性を有する液晶を用いた液晶表示装置に用いられ、液晶変調用電極がマトリクス状に複数個配されたアクティブマトリクス基板の製造方法において、
    基板に前記液晶変調用電極を形成した後に斜方蒸着膜を形成するときに、蒸着角度を前記液晶のプレチルトを生じさせる所定の角度に設定して斜方蒸着を行い、蒸着角度を前記所定の角度より連続的又は断続的に大きくして斜方蒸着を行うことを特徴とするアクティブマトリクス基板の製造方法。
14. 請求項１０又は１１に記載の液晶表示装置を１個以上使用した液晶プロジェクター装置。
15. 請求項１４に記載の液晶プロジェクター装置と、該液晶プロジェクター装置からの画像光を背面に投射するスクリーンとを備えたリアプロジェクション装置。