JP2019148736A - 液晶装置、電子機器、および液晶装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】適正な形状を備えた光学補償層を設けることのできる液晶装置、電子機器、および液晶装置の製造方法を提供すること。【解決手段】液晶装置１００において、第２基板２０には、第１基板１０側の面に複数の第１傾斜面２２ａを備えた下地層２２、および第１基板１０側の面に複数の第１傾斜面２２ａの形状が反映された複数の第２傾斜面２５ａを備えた光学補償層２５が設けられている。下地層２２は、隣り合う第１傾斜面２２ａの間が境界溝２２ｍになっている。複数の第１傾斜面は各々、第２基板２０からみたときの高さが最も高い高所部２２ｂに第２平坦部２２ｉを備え、第２平坦部２２ｉと高さが最も低い低所部２２ｃとの間で高さが連続的に変化した傾斜部２２ｄを有している。傾斜部２２ｄは、等高線が低所部２２ｃを中心とする円弧状に湾曲している。【選択図】図５

Description

本発明は、光学補償素子を内蔵する液晶装置、電子機器、および液晶装置の製造方法に関するものである。

液晶表示装置は、第１電極および第１配向膜が一方面側に設けられた第１基板と、第２電極および第２配向膜が設けられた第２基板との間に液晶層が設けられている。近年、高速駆動や高コントラストを実現するため、液晶層に負の誘電率異方性を備えた液晶材料（ＶＡ（Vertical Alignment）型の液晶材料が主に用いられている。かかる液晶装置では、第１配向膜および第２配向膜によって、液晶分子の長軸方向を第１基板および第２基板の法線方向に対して斜めに傾いたプレチルトを液晶分子に付すのが一般的である。

一方、ＶＡ型の液晶装置では、プレチルト角や、液晶材料が有する誘電率異方性、屈折率異方性によって液晶層を透過した光が楕円偏光となり、光漏れが発生してしまう。その結果、コントラストが低下してしまう。そこで、液晶パネルとは別に光学補償板を設置することにより、リタデーションを相殺する技術が採用されているが、光学補償板を設置するには、液晶装置を駆動して透過率を観察しながら光学補償板の角度を調整する必要があるため、調整に多大な手間がかかる。

そこで、第１基板および第２基板の一方に傾斜面を備えた光学補償層をネガティブＣプレートとして設けることにより、光学補償素子を液晶装置に内蔵させる技術が提案されている（特許文献１参照）。より具体的には、グレースケールマスク等を利用して下地層の表面に断面三角形のレジストを形成した状態でドライエッチングを行い、下地層に複数の傾斜面を形成した後、光学補償層を積層する。

特開２０１３−１７４６４９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、グレースケールマスク等を利用して下地層の表面に断面三角形のレジストを形成した際、三角形の頂部にダレが発生してしまい、高所部に対して傾斜面と反対側に接続する壁面が傾斜面と反対側に傾いた斜面になってしまう。かかる構成の場合、傾斜面と反対側に傾いた斜面に入射した光については、楕円偏光成分を増大させることになってしまい、表示品位が低下する。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、適正な形状を備えた光学補償層を設けることのできる液晶装置、電子機器、および液晶装置の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る液晶装置の一態様は、第１基板と、前記第１基板側の面に複数の第１傾斜面を備えた下地、および前記下地に積層され、前記第１基板側の面に前記複数の第１傾斜面の形状が反映された複数の第２傾斜面を備えた光学補償層が設けられた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、を有し、前記下地には、前記複数の第１傾斜面のうち、隣り合う第１傾斜面の間に境界溝が設けられ、前記複数の第１傾斜面は各々、前記第２基板からみたときの高さが最も高い高所部と前記高さが最も低い低所部との間に前記高さが連続的に変化した傾斜部を有することを特徴とする。

本発明に係る液晶装置において、下地には、隣り合う第１傾斜面の間に境界溝が設けられているため、高所部に対して傾斜部と反対側に接続する壁面は境界溝の内壁に相当する。従って、高所部に対して傾斜部と反対側に接続する壁面が、傾斜部と反対側に傾いた形状になりにくい。従って、下地に光学補償層を積層した際、光学補償層は適正な形状を備えている。従って、本発明によれば、光学補償層によって楕円偏光成分を適正に補償することができる。

本発明の別態様は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、を有する液晶装置の製造方法において、前記第２基板の一方面側の下地に第１犠牲層を成膜する第１工程と、前記第１犠牲層の側から前記下地をエッチングして、互いに交差する２方向に延在する複数の境界溝を形成する第２工程と、前記第１犠牲層の表面、および前記境界溝の内壁を覆うマスク層を形成する第３工程と、前記マスク層のうち、前記複数の境界溝で囲まれた領域の端部付近に開口部を形成する第４工程と、前記下地より前記第１犠牲層のエッチング速度が大の条件で前記開口部から前記第１犠牲層および前記下地にウエットエッチングを行い、前記開口部に近い位置から遠い位置に向けて前記第２基板からの高さが連続的に高くなる傾斜部を前記下地に形成する第５工程と、前記マスク層を除去する第６工程と、前記下地の表面に光学補償層を積層する光学補償層形成工程と、を有することを特徴とする。

本発明に係る液晶装置の製造方法では、第１工程において第２基板の下地に第１犠牲層を成膜した後、第２工程において第１犠牲層の側から下地をエッチングして、互いに交差する２方向に延在する複数の境界溝を深さ方向に略垂直に形成する。そして、第３工程においてマスク層を形成した後、第４工程では、マスク層のうち、複数の境界溝で囲まれた領域の端部付近に開口部を形成し、第５工程において、開口部から第１犠牲層および下地にウエットエッチングを行い、開口部に近い位置から遠い位置に向けて第２基板からの高さが連続的に高くなる傾斜部を下地に形成する。従って、高所部に対して傾斜部と反対側に接続する壁面は、異方性エッチング等により略垂直に形成された境界溝の内壁である。それ故、グレースケールマスク等を利用して下地層の表面に断面三角形のレジストを形成した後、エッチングを行う場合と違って、高所部に対して傾斜部と反対側に接続する壁面が第１傾斜面と反対側に傾いた斜面になるという事態が発生しにくい。それ故、適正な形状を備えた光学補償層を設けることができるので、楕円偏光成分を適正に補償することができる。

本発明に係る液晶装置において、前記傾斜部は、前記高さが等しい位置を結んだ等高線が前記低所部を中心とする円弧状に湾曲している態様を採用することができる。

本発明に係る液晶装置において、前記複数の第１傾斜面は各々、前記低所部に第１平坦部を有する態様を採用することができる。

本発明に係る液晶装置において、前記複数の第１傾斜面は各々、前記第１平坦部と前記傾斜部との間に凹状の曲面部を備えている態様を採用することができる。

本発明に係る液晶装置の製造方法において、前記第５工程では、前記複数の境界溝で囲まれた領域から前記第１犠牲層を除去する態様を採用することができる。この場合、前記高所部に先鋭部が形成される。従って、傾斜部の面積を広くすることができるという利点がある。

本発明に係る液晶装置の製造方法において、前記第５工程では、前記複数の境界溝で囲まれた領域のうち、前記開口部から最も離間する位置に前記第１犠牲層を残す態様を採用してもよい。かかる態様によれば、前記高所部に第２平坦部が形成される。この場合、前記第６工程と前記光学補償層形成工程との間に、前記下地の表面から前記第１犠牲層を除去する第７工程を行う態様を採用することができる。

本発明に係る液晶装置の製造方法において、前記第６工程と前記光学補償層形成工程との間に、前記下地の表面に第２犠牲層を形成する第８工程と、前記下地より前記第２犠牲層のエッチング速度が大の条件で前記第２犠牲層および前記下地をエッチングする第９工程と、を有する態様を採用してもよい。かかる態様によれば、下地に形成した傾斜部の角度を小さな角度に調整することができる。

本発明に係る液晶装置において、前記複数の第１傾斜面は各々、前記高所部および前記低所部を対角位置に備えた四角形の平面形状を有している態様を採用することができる。

本発明に係る液晶装置は、携帯電話機やモバイルコンピューター、投射型表示装置等の電子機器に用いることができる。これらの電子機器のうち、投射型表示装置は、液晶装置に光を供給するための光源と、液晶装置によって光変調された光を投射する投射光学系とを備えている。

本発明を適用した液晶装置の液晶パネルの平面図。 図１に示す液晶パネル等の断面図。 図１に示す液晶装置の液晶層に用いた液晶分子等の説明図。 図１に示す液晶装置の第１配向膜および第２配向膜の形成方法等の説明図。 図１に示す液晶装置の光学補償層等の説明図。 図７に示す光学補償層の形状を示す説明図。 図５に示す下地層の第１傾斜面の平面構造を示す説明図。 図５に示す下地層の第１傾斜面の断面構造を示す説明図。 図１に示す液晶装置の製造方法を示す説明図。 図１に示す液晶装置の製造方法を示す説明図。 図１に示す液晶装置の製造方法を示す説明図。 図１０に示す第５工程における深さ方向のエッチング速度と水平方向のエッチング速度との比と、傾斜部のテーパー角度との関係を示すグラフ。 図８に示すテーパー角度を調整するテーパー角度調整工程の説明図。 図１３に示す第２犠牲層のエッチング速度の変化を示す説明図。 本発明の別の実施形態における液晶装置の製造方法の第５工程を示す説明図。 図１５に示す方法で形成した第１傾斜面の説明図。 本発明のさらに別の実施形態に係る液晶装置の説明図。 本発明を適用した液晶装置を用いた投射型表示装置（電子機器）の概略構成図。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、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。

［液晶装置の構成］
（全体構成）
図１は、本発明を適用した液晶装置１００の液晶パネル１００ｐの平面図である。図２は、図１に示す液晶パネル１００ｐ等の断面図である。図１および図２に示すように、液晶装置１００では、第１基板１０と第２基板２０とが所定の隙間を介してシール材１０７によって貼り合わされた液晶パネル１００ｐを有している。液晶パネル１００ｐにおいて、シール材１０７は第２基板２０の外縁に沿うように枠状に設けられており、第１基板１０と第２基板２０との間でシール材１０７によって囲まれた領域に液晶層８０が配置されている。シール材１０７は、光硬化性を備えた接着剤、あるいは光硬化性および熱硬化性を備えた接着剤であり、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、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。第１基板１０および第２基板２０はいずれも四角形であり、液晶装置１００の略中央には、後述する複数の画素が配列された表示領域１０ａが四角形の領域として設けられており、表示領域１０ａは、周辺領域１０ｃによって囲まれている。本実施形態では、周辺領域１０ｃのうち、表示領域１０ａと隣り合う領域には、第１電極９ａと同時形成されたダミー画素電極９ｂが形成されている。

第１基板１０は、石英基板やガラス基板等の透光性の基板からなる。第１基板１０の第２基板２０側の一方面１０ｓ側において、周辺領域１０ｃには、第１基板１０の第１方向Ｘに延在する一辺に沿ってデータ線駆動回路１０１および複数の端子１０２が形成され、この一辺に隣接して第２方向Ｙに延在する２つ辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。端子１０２には、フレキシブル配線基板（図示せず）が接続されており、第１基板１０には、フレキシブル配線基板を介して各種電位や各種信号が入力される。

第１基板１０の一方面１０ｓにおいて、表示領域１０ａには、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜等からなる透光性の第１電極９ａと、第１電極９ａを覆う第１配向膜１６とが設けられている。本実施形態において、第１電極９ａは、各画素毎に設けられた複数の画素電極として構成されている。

第２基板２０は、石英基板やガラス基板等の透光性の基板からなる。第２基板２０において第１基板１０と対向する一方面２０ｓ側には、ＩＴＯ膜等からなる透光性の第２電極２１が形成されており、第２電極２１に対して第１基板１０側には第２配向膜２６が形成されている。第２電極２１は、第２基板２０の略全面に形成された共通電極であり、第２配向膜２６によって覆われている。第２基板２０の一方面２０ｓ側には、第２電極２１に対して第１基板１０とは反対側に、樹脂、金属または金属化合物からなる遮光性の遮光層２７が形成され、遮光層２７と第２電極２１との間に透光性の保護層２８が形成されている。遮光層２７は、表示領域１０ａの外周縁に沿って延在する見切りとして形成されており、遮光層２７の内縁によって、表示領域１０ａが規定されている。遮光層２７は、隣り合う第１電極９ａにより挟まれた領域と平面視で重なる領域にブラックマトリックスとしても形成されることもある。

第１配向膜１６および第２配向膜２６は、ポリイミド等からなる有機配向膜、あるいはＳｉＯ_ｘ（ｘ＜２）等からなる無機配向膜であり、液晶層８０に用いた負の誘電率異方性を備えた液晶分子を略垂直配向させている。このようにして、液晶装置１００は、ＶＡモードの液晶装置として構成されている。

第２基板２０は、複数の第１電極９ａの各々に対して平面視で１対１の関係をもって重なる複数のレンズ２３５が形成されたレンズアレイ基板５０として構成されており、レンズ２３５は、第１基板１０の各画素の開口領域に光を有効に導く役割を果たしている。レンズ２３５を構成するにあたって、第２基板２０の基板本体２９の一方面２９ｓ（第２基板２０の一方面２０ｓ）には、複数の第１電極９ａの各々と一対一で重なる位置に凹曲面２９０が形成されており、基板本体２９には、凹曲面２９０を覆うレンズ層２３が形成されている。レンズ層２３の基板本体２９と反対側の面２３０は平面になっており、面２３０と保護層２８との間に、後述する下地層２２、光学補償層２５、および透光層２４等が形成されている。レンズ層２３は、基板本体２９より屈折率が大きい。例えば、基板本体２９はガラス基板や石英基板（屈折率＝１．４８）からなり、レンズ層２３はシリコン酸窒化膜（屈折＝１．５８〜１．６８）等からなる。このため、レンズ２３５は、正のパワーを有している。

第１基板１０の周辺領域１０ｃには、第２基板２０の角部分と重なる領域に基板間導通用電極１０９が形成されている。基板間導通用電極１０９には、導電粒子を含んだ基板間導通材１０９ａが配置されており、第２基板２０の第２電極２１は、基板間導通材１０９ａおよび基板間導通用電極１０９を介して、第１基板１０側に電気的に接続されている。このため、第２電極２１は、第１基板１０の側から共通電位が印加されている。

本実施形態の液晶装置１００において、第１電極９ａおよび第２電極２１がＩＴＯ膜（透光性導電膜）により形成されており、液晶装置１００は、透過型液晶装置として構成されている。かかる液晶装置１００は、図２に矢印Ｌで示すように、第２基板２０から入射した光が第１基板１０を透過して出射される間に液晶層８０によって画素毎に変調されることにより、画像を表示する。

かかる液晶装置１００を投射型表示装置等の電子機器に用いる際、第２基板２０側には第１偏光素子４１が配置され、第１基板１０側には第２偏光素子４２が配置される。第１偏光素子４１と第２偏光素子４２とは、互いの偏光軸が直交するようにクロスニコルに配置される。

（液晶層８０等の構成）
図３は、図１に示す液晶装置１００の液晶層８０に用いた液晶分子８５等の説明図である。図４は、図１に示す液晶装置１００の第１配向膜１６および第２配向膜２６の形成方法等の説明図である。

本実施形態において、図２に示す第１配向膜１６および第２配向膜２６は、ＳｉＯ_ｘ（ｘ＜２）、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３等の斜方蒸着膜（無機配向膜）である。従って、図３に示すように、第１配向膜１６および第２配向膜２６は、カラムと称せられる柱状体１６ａ、２６ａが第１基板１０および第２基板２０に対して斜めに形成された柱状構造体からなる。それ故、第１配向膜１６および第２配向膜２６は、液晶層８０に用いた液晶分子８５を第１基板１０および第２基板２０に対して斜め傾斜配向させ、液晶分子８５にプレチルトを付している。第１電極９ａと第２電極２１との間に電圧を印加しない状態で、第１基板１０および第２基板２０に対する法線方向Ｐと液晶分子８５の長軸方向（配向方向）とがなす角度がプレチルト角θｐである。プレチルト角θｐは、例えば３°〜５°程度である。本実施形態においては、液晶分子８５が柱状体１６ａ、２６ａの傾きと同一方向の傾いた正チルトが付されている。

液晶分子８５のプレチルトの方位Ｄｐは、液晶分子８５の長軸方向８５ａの第１基板１０側の端部８５１に対して第２基板２０側の端部８５２が位置する方位である。かかる液晶装置１００では、第１電極９ａと第２電極２１との間に駆動電圧を印加すると、液晶分子８５がプレチルトの方位Ｄｐに倒れる。

液晶パネル１００ｐは、クロスニコルに配置された一対の偏光素子の間において、偏光素子の透過軸または吸収軸に対して、プレチルトの方位Ｄｐが４５°の角度を成すように配置される。

本実施形態では、例えば、図１に示すように、第１配向膜１６を形成する際の蒸着方向の方位Ｄ１０は、例えば、時計の７時３０分から１時３０分に向かう方位であり、その際に、柱状体１６ａが成長する方向は、時計の１時３０分から７時３０分に向かう方位である。第２配向膜２６を形成する際の蒸着方向の方位Ｄ２０は、時計の１時３０分から７時３０分に向かう方位であり、その際に、柱状体２６ａが成長する方向は、時計の７時３０分から１時３０分に向かう方位である。従って、液晶分子８５のプレチルトの方位Ｄｐは、時計の１時３０分から７時３０分に向かう方位であり、プレチルトの方位Ｄｐは、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙの各々に４５°の角度で交差している。

図４に示すように、第１配向膜１６を形成するには、方位Ｄ１０から蒸着を行う。その際、第１基板１０に対する法線方向Ｐに対して角度θｄを成す斜め方向から蒸着を行う。その結果、第１配向膜１６では、第１基板１０に対する法線方向Ｐに対して角度θｃを成す方向に柱状体１６ａが形成される。その際、柱状体１６ａの角度θｃは、蒸着の角度θｄと同一とは限らないが、柱状体１６ａの角度θｃは、蒸着の角度θｄによって制御される。

また、液晶分子８５は、第１配向膜１６の配向規制力によってプレチルトが付される。その際、プレチルト角θｐは、柱状体１６ａの角度θｃと同一とは限らないが、プレチルト角θｐは、柱状体１６ａの角度θｃによって制御される。従って、プレチルト角θｐは、蒸着の角度θｄによって制御される。

なお、第２配向膜２６は、第１配向膜１６と同一の構成であるため、対応する符号を図４に括弧内に示し、それらの説明を省略する。

（光学補償層２５の構成）
図５は、図１に示す液晶装置１００の光学補償層２５等の説明図である。図６は、図７に示す光学補償層２５の形状を示す説明図である。図７は、図５に示す下地層２２の第１傾斜面２２ａの平面構造を示す説明図である。図８は、図５に示す下地層２２の第１傾斜面２２ａの断面構造を示す説明図である。

図５に示すように、本実施形態の液晶装置１００の第２基板２０には、透光性の下地層２２（下地）、透光性の光学補償層２５、および透光層２４が順に形成されている。

図５および図６に示すように、下地層２２の第１基板１０側の面には複数の第１傾斜面２２ａが形成されており、下地層２２の第１基板１０側の面には光学補償層２５が積層されている。光学補償層２５は、略一定の膜厚で形成されていることから、光学補償層２５の第１基板１０側の面には、下地層２２の複数の第１傾斜面２２ａの形状が反映された複数の第２傾斜面２５ａが形成されている。透光層２４は、光学補償層２５の第１基板１０側の面に積層されており、透光層２４の第１基板１０側の面は平面になっている。第１傾斜面２２ａおよび第２傾斜面２５ａは各々、第１電極９ａと平面視で重なる四角形の平面形状を有している。下地層２２および透光層２４はシリコン酸化膜からなる。光学補償層２５は、シリコン酸化膜等の低屈折率層と、タンタル酸化膜、ニオブ酸化膜、チタン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜等の高屈折率層とを交互に積層した多層膜からなる。

図５に示すように、液晶分子８５のプレチルト角θｐは、長軸方向８５ａが第２傾斜面２５ａに対して９０°の角度を成すように設定されている。従って、下地層２２の第１傾斜面２２ａは、プレチルトの方位Ｄｐの上流側Ｄｐ１は、第２基板２０からみたときの高さが最も低い低所部２２ｃになっており、プレチルトの方位Ｄｐの下流側Ｄｐ２は、第２基板２０からみたときの高さが最も高い高所部２２ｂになっている。本実施形態において、プレチルトの方位Ｄｐは、図１に示すように、時計の１時３０分から７時３０分に向かう方位であり、プレチルトの方位Ｄｐは、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙの各々に４５°の角度で交差している。従って、複数の第１傾斜面２２ａは各々、高所部２２ｂおよび低所部２２ｃを対角位置に備えた四角形の平面形状を有している。

図５、図６、図７および図８に示すように、下地層２２には、複数の第１傾斜面２２ａのうち、隣り合う第１傾斜面２２ａの間が、垂直または略垂直に形成された境界溝２２ｍが設けられている。また、複数の第１傾斜面２２ａは各々、低所部２２ｃに第１平坦部２２ｊを有しており、第１平坦部２２ｊと高所部２２ｂとの間には、高さが連続的に変化した傾斜部２２ｄを有している。また、複数の第１傾斜面２２ａは各々、第１平坦部２２ｊと傾斜部２２ｄとの間に凹状の曲面部２２ｋを備えている。

本実施形態において、複数の第１傾斜面２２ａは各々、高所部２２ｂに第２平坦部２２ｉを備えており、傾斜部２２ｄは、第２平坦部２２ｉと第１平坦部２２ｊとの間において高さが連続的に変化している。傾斜部２２ｄは、高さが等しい位置を結んだ等高線２２ｐが低所部２２ｃを中心とする円弧状に湾曲している。従って、第２平坦部２２ｉと傾斜部２２ｄとの境界部２２ｓは、低所部２２ｃを中心とする円弧状に湾曲している。

以上説明したように、本実施形態の液晶装置１００では、高所部２２ｂに対して第１傾斜面２２ａと反対側に接続する壁面２２ｒは、境界溝２２ｍの側壁によって構成されており、境界溝２２ｍの側壁は、第１基板１０に対して垂直または略垂直である。従って、高所部２２ｂに対して傾斜部２２ｄと反対側に接続する壁面２２ｒが傾斜部２２ｄと反対側に傾いた斜面になりにくい。それ故、下地層２２に光学補償層２５を積層した際、光学補償層２５は適正な形状を備えている。よって、本実施形態では、光学補償層２５によって、楕円偏光成分を適正に補償することができる。

（液晶装置１００の製造方法）
図９〜図１１は、図１に示す液晶装置１００の製造方法を示す説明図である。図１２は、図１０に示す第５工程ＳＴ５における深さ方向のエッチング速度Ｅｔ１と水平方向のエッチング速度ＥＴ２との比Ｅｔ１／Ｅｔ２と、傾斜部２２ｄのテーパー角度θｔとの関係を示すグラフである。なお、図９〜図１１には、図面に向かって左側に高所部２２ｂと低所部２２ｃとを結ぶ線に沿って切断したときの工程断面図を示し、図面に向かって右側には、平面図を示してある。

本実施形態の液晶装置１００の製造工程のうち、第２基板２０に対して光学補償層２５等を形成する工程では、以下に説明する第１工程ＳＴ１から光学補償層形成工程等を行う。具体的には、まず、図９に示す第１工程ＳＴ１では、第２基板２０の一方面２０ｓにシリコン酸化膜等からなる下地層２２、およびシリコン酸窒化膜等からなる第１犠牲層６１を成膜する。

次に、図９に示す第２工程ＳＴ２では、レンジストマスク形成工程ＳＴ２１において、第１犠牲層６１の表面にレジストマスク７１を形成した状態で、ドライエッチング工程ＳＴ２２において、レジストマスク７１の開孔部７１１を介して、第１犠牲層６１の側から下地層２２をドライエッチングして、互いに交差する２方向に延在する複数の境界溝２２ｍを形成する。その後、レジストマスク７１を除去する。本実施形態においては、異方性ドライエッチングによって境界溝２２ｍを形成する。このため、境界溝２２ｍの側壁は、垂直または略垂直である。

次に、図１０に示す第３工程ＳＴ３では、第１犠牲層６１の表面、および境界溝２２ｍの内壁を覆うマスク層７２を形成する。マスク層７２は、無機膜からなるハードマスクである。マスク層７２は、例えばポリシリコン膜等からなる。

次に、図１０に示す第４工程ＳＴ４では、マスク層７２のうち、複数の境界溝２２ｍで囲まれた領域の端部付近に開口部７２１を形成する。

次に、図１０に示す第５工程ＳＴ５では、下地層２２より第１犠牲層６１のエッチング速度が大の条件で開口部７２１から第１犠牲層６１および下地層２２にウエットエッチングを行い、開口部７２１に近い位置から遠い位置に向けて第２基板２０からの高さが連続的に高くなる傾斜部２２ｄを下地２２に形成する。その際、本実施形態では、複数の境界溝２２ｍで囲まれた領域のうち、開口部７２１から最も離間する位置に第１犠牲層６１を残す。

その結果、図８に示すように、第１犠牲層６１は、下地層２２とマスク層７２との間で開口部７２１と重なる位置を起点にしてエッチングされる。その際、下地層２２では、第１犠牲層６１から露出した位置でエッチングが進行し、第１傾斜面２２ａが形成される。その際、開口部７２１が形成されていた部分が、第１傾斜面２２ａの低所部２２ｃとなり、低所部２２ｃは第１平坦部２２ｊとなる。また、下地層２２のうち、開口部７２１から最も離間する位置で第１犠牲層６１が残っていた部分が、第１傾斜面２２ａの高所部２２ｂとなり、第２平坦部２２ｉとなる。また、傾斜部２２ｄは、開口部７２１と重なる位置を起点にしてエッチングが進行するため、傾斜部２２ｄは、高さが等しい位置を結んだ等高線２２ｐが低所部２２ｃを中心とする円弧状に湾曲している。従って、第２平坦部２２ｉと傾斜部２２ｄとの境界部２２ｓは、低所部２２ｃを中心とする円弧状に湾曲する。また、第１平坦部２２ｊと傾斜部２２ｄとの間には、開口部７２１と中心とする円弧面となるようにエッチングされるため、第１平坦部２２ｊと傾斜部２２ｄとの間に凹状の曲面部２２ｋが形成される。下地層２２には、境界溝２２ｍの内壁の一部が残るので、隣り合う第１傾斜面２２ａの間に境界溝２２ｍが残る。従って、高所部２２ｂに対して傾斜部２２ｄと反対側に接続する壁面２２ｒは、境界溝２２ｍの内壁に相当する部分であるため、傾斜部２２ｄと反対側に大きく傾いた斜面になりにくい。

次に、図１１に示す第６工程ＳＴ６では、ドライッチングによりマスク層７２を除去する。次に、光学補償層形成工程では、図５に示すように、下地層２２の表面に光学補償層２５を積層する。本実施形態では、第６工程ＳＴ６と光学補償層形成工程との間に、図１１に示す第７工程ＳＴ７において、ウエットエッチングにより、下地層２２の表面から第１犠牲層６１を除去する。その結果、第１犠牲層６１で覆われていた部分が、第２平坦部２２ｉからなる高所部２２ｂとなる。なお、第７工程ＳＴ７において、ウエットエッチングによって第１犠牲層６１を除去する際、下地層２２も表面もエッチングされる。

なお、本実施形態では、第７工程ＳＴ７において第１犠牲層６１を除去したが、第７工程ＳＴ７を行わず、第１犠牲層６１を高所部２２ｂに残してもよい。

このような製造方法において、図１０に示す第５工程ＳＴ５でウエットエッチングを行う際、図１１に示すように、深さ方向のエッチング速度Ｅｔ１と水平方向のエッチング速度ＥＴ２との比Ｅｔ１／Ｅｔ２を変えれば、傾斜部２２ｄのテーパー角度θｔを変化させることができる。すなわち、深さ方向のエッチング速度Ｅｔ１と水平方向のエッチング速度ＥＴ２との比Ｅｔ１／Ｅｔ２を小さくするに伴って、傾斜部２２ｄのテーパー角度θｔを小さくすることができる。本実施形態では、プレチルト角θｐが３°〜５°程度であるため、例えば、比Ｅｔ１／Ｅｔ２を１２から２３に設定し、傾斜部２２ｄのテーパー角度θｔを３°〜５°程度でとする。

以上説明したように、液晶装置１００の製造方法では、第１工程ＳＴ１において第２基板２０の下地層２２に第１犠牲層６１を成膜した後、第２工程ＳＴ２において第１犠牲層６１の側から下地層２２をエッチングして、互いに交差する２方向に延在する複数の境界溝２２ｍを形成する。そして、第３工程ＳＴ３においてマスク層７２を形成した後、第４工程ＳＴ４では、マスク層７２のうち、複数の境界溝２２ｍで囲まれた領域の端部付近に開口部７２１を形成し、第５工程ＳＴ５において、開口部７２１から第１犠牲層６１および下地層２２にウエットエッチングを行い、第１傾斜面２２ａを形成する。その際、開口部７２１から最も離間する位置に第１犠牲層６１を残す。従って、第１傾斜面２２ａの高所部２２ｂに第１平坦部２２ｊが形成される。このため、グレースケールマスク等を利用して下地層の表面に断面三角形のレジストを形成した後、エッチングを行う場合と違って、高所部２２ｂに対して第１傾斜面２２ａと反対側に接続する壁面２２ｒには、第１傾斜面２２ａと反対側に大きく傾いた斜面が発生するという事態が発生しにくい。それ故、適正な形状を備えた光学補償層２５を設けることができるので、楕円偏光成分を適正に補償することができる。

但し、図１２に示すように、比Ｅｔ１／Ｅｔ２が１２から２３の範囲では、プレチルト角θｐが大きく変動する。従って、比Ｅｔ１／Ｅｔ２を小さくし、テーパー角度θｔを最適値より大きくした後、図１３を参照して以下に説明するテーパー角度調整工程を行い、テーパー角度θｔを最適値に調整してもよい。

（テーパー角度調整工程）
図１３は、図８に示すテーパー角度θｔを調整するテーパー角度調整工程の説明図である。図１４は、図１３に示す第２犠牲層６２のエッチング速度の変化を示す説明図である。なお、図１３には、第９工程ＳＴ９においてエッチングが進行している様子を実線で示す一方、エッチング前の第２犠牲層６２の表面の位置を点線Ｌａで示し、エッチング前の下地層２２の表面の位置を点線Ｌｃで示してある。

テーパー角度調整工程は、図１１等に示す第６工程ＳＴ６と光学補償層形成工程との間に行う。より具体的には、図１１等に示す第７工程ＳＴ７の後、図１３に示す第８工程ＳＴ８において、テーパー角度θｔが２０°の第１傾斜面２２ａを形成した下地層２２の表面に第２犠牲層６２を形成する。第２犠牲層６２は表面が平坦であり、下地層２２の第１傾斜面２２ａの高所部２２ｂにおける膜厚は、例えば１μｍである。本実施形態では、シリコン酸窒化膜等を形成した後、表面を研磨等により平坦化することによって第２犠牲層６２を形成する。なお、レジスト等の液状物を塗布した後、硬化させて、第２犠牲層６２を形成してもよい。

次に、図１３に示す第９工程ＳＴ９では、下地層２２より第２犠牲層６２のエッチング速度が大の条件で第２犠牲層６２および下地層２２をエッチングするその結果、第９工程ＳＴ９の進行に伴い、第２犠牲層６２および下地層２２がエッチングされ、第１傾斜面２２ａの傾斜部２２ｄのテーパー角度θｔが３°〜５°程度となる。

より具体的には、第９工程ＳＴ９では、時間ｔ１まで第２犠牲層６２のみがエッチングされ、時間ｔ２では、第２犠牲層６２がエッチングされるとともに、第１傾斜面２２ａの高所部２２ｂもエッチングされ、時間ｔ３では、第１傾斜面２２ａの傾斜部２２ｄもエッチングされる。そして、時間ｔ４において、第２犠牲層６２が完全に除去されるとともに、第１傾斜面２２ａの全体がエッチングされる。

本実施形態では、下地層２２より第２犠牲層６２のエッチング速度が約３０％高い条件で第２犠牲層６２および下地層２２をドライエッチングする。例えば、シラン、亜酸化窒素およびアンモニアを原料ガスとしてプラズマＣＶＤ法により成膜したシリコン酸窒化膜を第２犠牲層６２とした場合、第２犠牲層６２をドライエッチングしたときのエッチング速度は、図１４に示すように変化する。図１４には、第２犠牲層６２を成膜する際のアンモニアガスの濃度、およびドライエッチングを行う際の酸素ガス流量を変化させた場合の第２犠牲層６２のエッチング速度の変化を示してある。より具体的には、図１４には、成膜時のアンモニアガスの濃度を５０％、６０％、７０％にした際のドライエッチング時の酸素ガス流量とエッチング速度との関係（ａ）を実線Ｌ５０％、Ｌ６０％、Ｌ７０％で示してある。また、図１４には、ドライエッチング時の酸素ガス流量を４０ｓｃｃｍ、６０ｓｃｃｍ、８０ｓｃｃｍとした際の成膜時のアンモニアガスの濃度とエッチング速度との関係（ｂ）を実線Ｌ４０ｓｃｃｍ、Ｌ６０ｓｃｃｍ、Ｌ８０ｓｃｃｍで示してある。

図１４から分かるように、成膜時のアンモニアガスの濃度を５０％、６０％、７０％のいずれに設定した場合でも、ドライエッチング時の酸素ガス流量に対してエッチング速度が直線的に低下する。また、ドライエッチング時の酸素ガス流量を４０ｓｃｃｍ、６０ｓｃｃｍ、８０ｓｃｃｍのいずれに設定した場合でも、成膜時のアンモニアガスの濃度に対してエッチング速度が直線的に上昇する。従って、成膜時のアンモニアガスの濃度、およびドライエッチング時の酸素ガス流量を適正に設定すれば、下地層２２と第２犠牲層６２のエッチング速度の比を適正に設定することができる。

［別の実施形態］
図１５は、本発明の別の実施形態における液晶装置１００の製造方法の第５工程ＳＴ５を示す説明図である。図１６は、図１５に示す方法で形成した第１傾斜面２２ａの説明図である。なお、本実施形態の基本的な構成は、図９、図１０および図１１を参照して説明した方法と同一であり、第５工程ＳＴ５のエッチング時間のみが相違する。

具体的には、本実施形態では、図１５に示すように、第５工程ＳＴ５において、下地層２２より第１犠牲層６１のエッチング速度が大の条件で開口部７２１から第１犠牲層６１および下地層２２にウエットエッチングを行った際、開口部７２１から最も離間する位置からも第１犠牲層６１を除去する。その結果、図１６に示すように、高所部２２ｂには、傾斜部２２ｄの延長上に先鋭部２２ｈが形成される。従って、傾斜部２２ｄの面積を広げることができるという利点を有している。

［さらに別の実施形態］
図１７は、本発明のさらに別の実施形態に係る液晶装置１００の説明図である。上記実施形態では、１つの第１電極９ａに対して１つの第１傾斜面２２ａが設けられていたが、第１電極９ａの配置やプレチルトの方位Ｄｐ等によっては、複数の第１電極９ａに対して１つの第１傾斜面２２ａが設けられている態様を採用してもよい。

例えば、図１７に示す液晶装置１００は、第２基板２０に赤色、緑色および青色のカラーフィルター２７０（Ｒ）、２７０（Ｇ）、２７０（Ｂ）が設けられた直視型の表示装置であり、１つの第１傾斜面２２ａに対して、赤色画素の第１電極９ａ（Ｒ）、緑色画素の第１電極９ａ（Ｇ）、および青色画素の第１電極９ａ（Ｂ）が設けられている。かかる液晶装置１００に対して本発明を適用してもよい。

［他の実施形態］
上記実施形態では、レンズ２３５と第２電極２１との間に光学補償層２５を設けたため、第２基板２０側の下地として下地層２２を設けたが、レンズ２３５を設けない場合や、レンズ２３５より第２基板２０側に光学補償層２５を設ける場合には、第２基板２０の一方面２０ｓ自身を下地として第１傾斜面２２ａを形成してもよい。

上記実施形態では、光学補償層２５が構成された第２基板２０において、第２電極２１が共通電極として構成され、第１基板１０の第１電極９ａが第１電極９ａであったが、光学補償層２５が構成された第２基板２０に画素電極が第２電極として設けられ、第１基板１０に第２電極２１が第１電極として構成されている場合に本発明を適用してもよい。上記実施形態では、液晶装置１００が透過型であったが、液晶装置１００が反射型である場合に本発明を適用してもよい。

［電子機器への搭載例］
図１８は、本発明を適用した液晶装置１００を用いた投射型表示装置（電子機器）の概略構成図である。なお、以下の説明では、互いに異なる波長域の光が供給される複数の液晶装置１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）が用いられているが、いずれの液晶装置１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）にも、本発明を適用した液晶装置１００が用いられている。

図１８に示す投射型表示装置２１０は、前方に設けられたスクリーン２１１に画像を投射する前方投影型のプロジェクターである。投射型表示装置２１０は、光源２１２と、ダイクロイックミラー２１３、２１４と、液晶装置１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）と、投射光学系２１８と、クロスダイクロイックプリズム２１９と、リレー系２２０とを備えている。液晶装置１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）は各々、第１偏光素子４１、液晶パネル１００ｐ、および第２偏光素子４２を有している。

光源２１２は、例えば、赤色光、緑色光およ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２１３は、光源２１２からの赤色光ＬＲを透過させるとともに緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢ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２１４は、ダイクロイックミラー２１３で反射された緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢのうち青色光ＬＢを透過させるとともに緑色光ＬＧ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２１３、２１４は、光源２１２から射出された光を赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する色分離光学系を構成する。ダイクロイックミラー２１３と光源２１２との間には、インテグレーター２２１および偏光変換素子２２２が光源２１２から順に配置されている。インテグレーター２２１は、光源２１２から照射された光の照度分布を均一化する。偏光変換素子２２２は、光源２１２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変換する。

液晶装置１００（Ｒ）は、ダイクロイックミラー２１３を透過して反射ミラー２２３で反射した赤色光ＬＲを画像信号に応じて変調する。液晶装置１００（Ｒ）に入射した赤色光ＬＲは第１偏光素子４１を透過して例えばｓ偏光に変換される。液晶パネル１００ｐは、入射した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。さらに、第２偏光素子４２は、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる。従って、液晶装置１００（Ｒ）は、画像信号に応じて赤色光ＬＲを変調し、変調した赤色光ＬＲをクロスダイクロイックプリズム２１９に向けて射出する。

液晶装置１００（Ｇ）は、ダイクロイックミラー２１３で反射した後にダイクロイックミラー２１４で反射した緑色光ＬＧを、画像信号に応じて緑色光ＬＧを変調し、変調した緑色光ＬＧをクロスダイクロイックプリズム２１９に向けて射出する。
液晶装置１００（Ｂ）は、ダイクロイックミラー２１３で反射し、ダイクロイックミラー２１４を透過した後でリレー系２２０を経た青色光ＬＢを画像信号に応じて変調し、変調した青色光ＬＢをクロスダイクロイックプリズム２１９に向けて射出する。

リレー系２２０は、リレーレンズ２２４ａ、２２４ｂと反射ミラー２２５ａ、２２５ｂとを備えている。リレーレンズ２２４ａ、２２４ｂは、青色光ＬＢ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。リレーレンズ２２４ａは、ダイクロイックミラー２１４と反射ミラー２２５ａとの間に配置されている。

リレーレンズ２２４ｂは、反射ミラー２２５ａ、２２５ｂの間に配置されている。反射ミラー２２５ａは、ダイクロイックミラー２１４を透過してリレーレンズ２２４ａから出射した青色光ＬＢをリレーレンズ２２４ｂに向けて反射するように配置されている。反射ミラー２２５ｂは、リレーレンズ２２４ｂから出射した青色光ＬＢを液晶装置１００（Ｂ）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２１９は、２つのダイクロイック膜２１９ａ、２１９ｂ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２１９ａは青色光ＬＢを反射して緑色光ＬＧを透過する。ダイクロイック膜２１９ｂは赤色光ＬＲを反射して緑色光ＬＧを透過する。

従って、クロスダイクロイックプリズム２１９は、液晶装置１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）の各々で変調された赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを合成し、投射光学系２１８に向けて射出するように構成されている。投射光学系２１８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２１９で合成された光をスクリーン２１１に投射するように構成されている。

なお、赤色用および青色用の液晶装置１００（Ｒ）、（Ｂ）にλ／２位相差補償素子を設け、これらの液晶装置１００（Ｒ）、（Ｂ）からクロスダイクロイックプリズム２１９に入射する光をｓ偏光とし、液晶装置１００（Ｇ）にはλ／２位相差補償素子を設けない構成として液晶装置１００（Ｇ）からクロスダイクロイックプリズム２１９に入射する光をｐ偏光とする構成も採用できる。

クロスダイクロイックプリズム２１９に入射する光を異なる種類の偏光とすることで、ダイクロイック膜２１９ａ、２１９ｂの反射特性を考慮して最適化された色合成光学系を構成できる。一般に、ダイクロイック膜２１９ａ、２１９ｂはｓ偏光の反射特性に優れているので、上述したようにダイクロイック膜２１９ａ、２１９ｂで反射される赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢをｓ偏光とし、ダイクロイック膜２１９ａ、２１９ｂを透過する緑色光ＬＧをｐ偏光とするとよい。

［他の投射型表示装置］
投射型表示装置において、光源部として、各色の光を出射するＬＥＤ光源、レーザー光源等を用い、かかる光源から出射された色光を各々、別の液晶装置に供給するように構成してもよい。

本発明を適用した液晶装置については、上記の電子機器の他にも、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）等、各種電子機器に用いてもよい。

９ａ…第１電極、１０…第１基板、１０ａ…表示領域、１６…第１配向膜、１６ａ，２６ａ…柱状体、２０…第２基板、２１…第２電極、２２…下地層（下地）、２２ａ…第１傾斜面２２ａｂ…高所部、２２ｃ…低所部、２２ｄ…傾斜部、２２ｈ…先鋭部、２２ｉ…第２平坦部、２２ｊ…第１平坦部、２２ｋ…曲面部、２２ｍ…境界溝、２２ｒ…壁面、２５ａ…第２傾斜面、２３…レンズ層、２４…透光層、２５…光学補償層、２６…第２配向膜、６１…第１犠牲層６１２…第２犠牲層、７１…レジストマスク、７２…マスク層、８０…液晶層、８５…液晶分子、８５ａ…長軸方向、１００…液晶装置、１００ｐ…液晶パネル、２１０…投射型表示装置、２１２…光源、２１８…投射光学系、２１９…クロスダイクロイックプリズム、７２１…開口部。

Claims (13)

1. 第１基板と、
   前記第１基板側の面に複数の第１傾斜面を備えた下地、および前記下地に積層され、前記第１基板側の面に前記複数の第１傾斜面の形状が反映された複数の第２傾斜面を備えた光学補償層が設けられた第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、
   を有し、
   前記下地には、前記複数の第１傾斜面のうち、隣り合う第１傾斜面の間に境界溝が設けられ、
   前記複数の第１傾斜面は各々、前記第２基板からみたときの高さが最も高い高所部と前記高さが最も低い低所部との間に前記高さが連続的に変化した傾斜部を有することを特徴とする液晶装置。
2. 請求項１に記載の液晶装置において、
   前記傾斜部は、前記高さが等しい位置を結んだ等高線が前記低所部を中心とする円弧状に湾曲していることを特徴とする液晶装置。
3. 請求項１または２に記載の液晶装置において、
   前記複数の第１傾斜面は各々、前記低所部に第１平坦部を有することを特徴とする液晶装置。
4. 請求項３に記載の液晶装置において、
   前記複数の第１傾斜面は各々、前記第１平坦部と前記傾斜部との間に凹状の曲面部を備えていることを特徴とする液晶装置。
5. 請求項１から４までのいずれか一項に記載の液晶装置において、
   前記高所部に先鋭部を備えていることを特徴とする液晶装置。
6. 請求項１から４までのいずれか一項に記載の液晶装置において、
   前記高所部に第２平坦部を備えていることを特徴とする液晶装置。
7. 請求項１から６までの何れか一項に記載の液晶装置において、
   前記複数の第１傾斜面は各々、前記高所部および前記低所部を対角位置に備えた四角形の平面形状を有していることを特徴とする液晶装置。
8. 請求項１から７までの何れか一項に記載の液晶装置を備えていることを特徴とする電子機器。
9. 第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、を有する液晶装置の製造方法において、
   前記第２基板の一方面側の下地に第１犠牲層を成膜する第１工程と、
   前記第１犠牲層の側から前記下地をエッチングして、互いに交差する２方向に延在する複数の境界溝を形成する第２工程と、
   前記第１犠牲層の表面、および前記境界溝の内壁を覆うマスク層を形成する第３工程と、
   前記マスク層のうち、前記複数の境界溝で囲まれた領域の端部付近に開口部を形成する第４工程と、
   前記下地より前記第１犠牲層のエッチング速度が大の条件で前記開口部から前記第１犠牲層および前記下地にウエットエッチングを行い、前記開口部に近い位置から遠い位置に向けて前記第２基板からの高さが連続的に高くなる傾斜部を前記下地に形成する第５工程と、
   前記マスク層を除去する第６工程と、
   前記下地の表面に光学補償層を積層する光学補償層形成工程と、
   を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
10. 請求項９に記載の液晶装置の製造方法において、
    前記第５工程では、前記複数の境界溝で囲まれた領域から前記第１犠牲層を除去することを特徴とする液晶装置の製造方法。
11. 請求項９に記載の液晶装置の製造方法において、
    前記第５工程では、前記複数の境界溝で囲まれた領域のうち、前記開口部から最も離間する位置に前記第１犠牲層を残すことを特徴とする液晶装置の製造方法。
12. 請求項１１に記載の液晶装置の製造方法において、
    前記第６工程と前記光学補償層形成工程との間に、前記下地の表面から前記第１犠牲層を除去する第７工程を行うことを特徴とする液晶装置の製造方法。
13. 請求項９から１２までの何れか一項に記載の液晶装置の製造方法において、
    前記第６工程と前記光学補償層形成工程との間に、前記下地の表面に第２犠牲層を形成する第８工程と、
    前記下地より前記第２犠牲層のエッチング速度が大の条件で前記第２犠牲層および前記下地をエッチングする第９工程と、
    を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。