(57)【要約】【課題】耐久性が高く高品位な画像を表示することのできる液晶表示装置及び液晶表示装置の製造装置を提供する。【解決手段】液晶表示素子１２０の配向膜を無機配向膜とすると共に、光源５０からの光Ｌ１を、半透過板５５で直角に曲げた後、円偏光手段５３により液晶表示素子１２０に楕円偏光または円偏光に変換して入射させる。そして、この後、この楕円偏光または円偏光した光Ｌ１を、液晶表示素子１２０により反射させ、半透過板５５を選択的に通過させる。【選択図】図３
2006350323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板と、前記一対の基板の少なくとも一方に設けられた、無機物質の傾斜した柱状構造体からなる配向膜と、前記一対の基板間に配された液晶とを含む液晶素子ならびに光源を有し、前記光源からの光を変調し出射する液晶表示装置であって、
前記光源からの光を円偏光又は楕円偏光に変換して前記液晶素子に入射する円偏光手段を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記円偏光手段は、直線偏光板とλ／４板とからなるものであることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶素子は反射手段を備え、前記反射手段により、電圧が印加されていないとき入射円偏光又は楕円偏光は逆回転の円偏光又は楕円偏光として反射され、電圧が印加されたとき入射円偏光又は楕円偏光は同回転の円偏光又は楕円偏光として反射されることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記反射手段により反射された光が、前記λ／４板と前記直線偏光板を通って出射することを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記反射手段は、前記一対の基板の観察者側と反対側の基板に設けられた金属電極であることを特徴とする請求項３又は４記載の液晶表示装置。
【請求項６】
複数の液晶素子を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記一対の基板の一方がシリコン基板であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
一対の基板と、前記一対の基板の少なくとも一方に設けられた、無機物質の傾斜した柱状構造体からなる配向膜と、前記一対の基板間に配された液晶とを含む液晶素子ならびに光源を有し、前記光源からの光を変調し出射する液晶表示装置の製造方法であって、
蒸着源とスリットとが配置された真空容器内の前記スリットに対して平行な面内に、前記蒸着源と前記スリットを結ぶ線に対して傾斜して基板を配置する工程と、
前記蒸着源からの蒸発物を、前記スリットを通して前記基板に照射する工程と、
前記基板を前記スリットの延長方向に対して直角に移動させる工程と、
前記基板を別の基板に貼り合わせる工程と、
前記貼り合わせた２枚の基板を複数のセルに切断する工程と、
前記セルに液晶を注入する工程と、
前記液晶を注入したセルを円偏光手段を含む光学装置に取り付ける工程と、
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法に関し、特に配向膜として無機配向膜を用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶表示装置は広く実用化されており、今後ますます普及が促進されるものと考えられている。そして、このような液晶表示装置としては、液晶素子をそのままのサイズで観測する直視型と、拡大光学系を用いて液晶素子のサイズよりも大きな画像を観測できる投射型とに分類することができる。
【０００３】
投射型液晶表示装置は容易に大画面表示を実現できることから、スクリーンの前面から投射するフロントプロジェクターやスクリーンの背面から投射するリアプロジェクターとして、広く利用されている。ここで、この投射型液晶表示装置では、光源からの光を変調してスクリーンに投射するための液晶を用いた表示素子である光シャッタが中心的な役割を果たす。
【０００４】
なお、光シャッタとしては、いわゆるＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）デバイスが主として用いられる。なお、このＬＣＯＳは、駆動回路が作り込まれた半導体チップの上に電極と配向膜を形成し、透明なガラス基板をチップ面に対向して置き、その間隙に液晶を配置した構成のものである。また、透明なガラス基板同士を対向して用いた透過型液晶デバイスも用いられる。
【０００５】
ところで、投射型液晶表示装置では、スクリーン上で十分な明るさを得るために、極めて強い光を液晶シャッタに照射する。ところが、このように強い光を従来の液晶シャッタに照射すると、有機高分子材料で作られた配向膜が劣化し、寿命が短くなってしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、この課題を解決する方法として、配向膜として、従来広く用いられてきたポリイミドなどの有機高分子配向膜ではなく、無機材料からなる配向膜を用いることが提案されている（特許文献１参照）。一般に有機配向膜は耐光性に劣ることから、このように有機配向膜の代わりに無機配向膜を用いることにより、強い光が照射されることによる表示品位の劣化を抑制することができる。
【０００７】
無機材料を用いた液晶配向膜の代表的な成膜法は、酸化ケイ素（以下、ＳｉＯｘと記す）の斜方蒸着である。この斜方蒸着法においては、蒸着源であるＳｉＯｘを真空雰囲気下に置き、高温に加熱するか、あるいは電子ビームを照射することによってＳｉＯｘ分子を蒸発させ、斜め方向から被蒸着基板に堆積させる。なお、このように基板に堆積したＳｉＯｘは、微細な傾斜した柱状の構造体（以下カラムという）となっている。液晶分子は、このカラムに沿って配向すると考えられている。
【０００８】
なお、以下、基板の各位置において、蒸着ビームが飛来する方位を蒸着方位といい、蒸着ビームと基板法線とのなす角を蒸着角と呼ぶ。つまり、蒸着角は蒸着方位における蒸着ビームの基板への入射角である。
【０００９】
本発明者らの経験によれば、カラムの成長する方位と蒸着方位とはおおむね一致する。一方、蒸着角と形成されるカラムの基板に対する角度とは同じではないが、一定の相関がある。また蒸着角は液晶のプレチルト角を制御する最も重要な因子である。
【００１０】
ところで、この斜方蒸着法の問題は、蒸着法が点状の蒸着源からの蒸着であるために、堆積する基板上の各点で蒸着方位と蒸着角が異なり、その結果カラムの成長方向が面内で一定とならず、カラムは基板の各場所で異なる方位と角度で形成されることである。
【００１１】
そこで、このようなカラム成長方向のばらつきを改善するために、スリットを設けたマスクで蒸着角を揃える方法が提案されている（特許文献２参照）。この場合、蒸着角度は蒸着源とスリットの相対配置によって決まり、ほぼ一定の蒸着角度が得られることが開示されている。
【００１２】
しかし、この方法においても、蒸着源からの蒸着ビーム方向がスリットの長さに渡って角度分布を持つことから、蒸着角と蒸着方位は基板上で完全に均一になるわけではない。そして、このように蒸着角が異なると液晶のプレチルト角が異なる。また、蒸着方位のばらつきは液晶の配向方位のばらつきを生む。以下、これらの液晶配向が光学特性にどのような影響を与えるかを説明する。
【００１３】
図１５は、反射型液晶シャッタの反射率が液晶のプレチルト角によってどの程度変動するかを示す計算結果である。この場合、液晶は電圧をかけない時に基板に対して垂直に配向し、電圧とともに傾斜していく、いわゆる垂直配向（ＶＡ）モードの液晶であるとしている。そして、この液晶の場合、電圧が０Ｖのときは光が透過せず、電圧が高くなるにつれて液晶が傾斜して光が透過するようになる。
【００１４】
液晶のプレチルト角は、斜方蒸着時の蒸着角によって決まるが、上述したとおり、斜方蒸着においては蒸着角がばらつくので、プレチルト角も、そのチップがウエハーのどの位置から切り出されたかによって異なっている。なお、図１５の３つの曲線は、それぞれプレチルト角が９０度、８８度、８６度のときの反射率を示している。そして、この図１５から、プレチルト角の数度の変動によって反射率がかなり変化する事がわかる。
【００１５】
図１６は、同じＶＡモードの液晶で、電圧印加時の液晶分子の傾斜する方位が変動したときの反射率を示す。なお、液晶の傾斜方位は、斜方蒸着の蒸着方位によって決まるＳｉＯｘカラムの傾斜方位である。上述したとおり、斜方蒸着においては蒸着方位がばらつくので、カラムの傾斜方位も、そのチップがウエハーのどの位置から切り出されたかによって異なっている。
【００１６】
図１６では、液晶分子の傾斜方位を、偏光軸に対して４５度、４０度、３５度としたときに反射率がどのように変化するかを示している。そして、この図１６に示す通り、チップによって蒸着方位が異なることにより、液晶の傾斜方位が異なり、４５度から外れるにつれて反射率の最大値が低下する。
【００１７】
以上、反射型液晶表示素子の反射率変動を例にして述べたが、ＶＡモードを用いた透過型液晶素子においても、同様な透過率変化が生じる。
【００１８】
【特許文献１】特開平０８−１３６９３２号公報
【特許文献２】特開昭６３−１７２１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ところで、液晶シャッタが形成される半導体チップは、大きさが数ミリメートルないし数センチメートルなので、液晶の液晶配向特性やそれによって決まる光学特性は、チップ内では均一とみなしてよい。
【００２０】
しかし、数インチのシリコンウエハーに蒸着を行うと、ウエハーの両端では、カラム方向はかなり異なっている。このウエハーをスクライブしてチップにすると、チップ間には無視できないばらつきがある。特に、液晶の基板面内の配向方位がチップによってばらつくと、液晶シャッタとしての光学軸が一定せず、プロジェクタに搭載したときに、プロジェクタに固定された光学軸方向に対してずれることになる。これは表示する画像のコントラストを致命的に悪くする。
【００２１】
ここで、従来の多くの投射型液晶表示装置では三原色に対応して３枚の液晶シャッタが用いられるが、各シャッタの特性がこのようにばらつくと、製品ごとに表示する色が変化し均一な色再現が得られない。また個々の製品の表示品位もよくならない。
【００２２】
さらに、従来の液晶表示装置の製造方法においては、液晶シャッタのばらつきをある狭い範囲に抑えるために、ウエハーのごく一部から切り出したチップしか用いることが出来ない。このためチップ１個あたりのコストを下げることが困難である。
【００２３】
そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、耐久性が高く高品位な画像を表示することのできる液晶表示装置及び液晶表示装置の製造装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、一対の基板と、前記一対の基板の少なくとも一方に設けられた、無機物質の傾斜した柱状構造体からなる配向膜と、前記一対の基板間に配された液晶とを含む液晶素子ならびに光源を有し、前記光源からの光を変調し出射する液晶表示装置であって、前記光源からの光を円偏光又は楕円偏光に変換して前記液晶素子に入射する円偏光手段を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のように、無機配向膜を用いて耐久性を高くすると共に、光源からの入射光を円偏光又は楕円偏光に変換して液晶素子に照射することにより、コントラストを低下させず高品位な画像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、本発明の実施の形態について反射型液晶素子を用いて説明する。
【００２７】
図１は、プロジェクタなどの液晶表示装置に設けられる液晶デバイス（液晶表示素子）の一例である液晶シャッタの構成を示す図であり、図１において、１２０は液晶シャッタである。そして、この液晶シャッタ１２０は、ガラス基板１２１と、シリコン基板１２７と、基板１２１，１２７上に形成された電極１２２，１２６と、電極表面に形成された配向膜１２３，１２５と、基板１２１，１２７に挟持された液晶層１２４を備えている。なお、光は図１の上方から入射し、アルミニウムなどの金属からなる観察者側と反対側の基板１２７の設けられた金属電極１２６により反射されて再び上方に出射される。
【００２８】
ここで、この液晶シャッタ１２０の配向膜１２３，１２５は、図２に示した斜方蒸着方法を採用した液晶表示装置の製造装置に設けられた蒸着装置により基板上に形成される。なお、図２において、５は蒸着源、１は基板であり、基板１は蒸着ビームに対して角度θをなして、かつ移動可能に配置されている。また、蒸着源５は点源であり、蒸着ビームはスリット４を通して基板１に入射される。なお、スリット４は基板１の移動方向に直角に設けられているものとする。また、この図２に示す蒸着装置については、後述する。
【００２９】
蒸着物質は、ＳｉＯが多く用いられる。ＳｉＯが蒸着された基板を電子顕微鏡で観察すると、柱状の構造体が傾斜して基板上に形成されている。液晶はこの柱状の構造体によって配列すると考えられている。ＳｉＯ以外にＳｉＯ２が用いられることもある。柱状構造体を形成するその他の無機物質を用いることもできる。
【００３０】
ところで、本発明においては、液晶シャッタ１２０に円偏光した光を入射するようにしている。そして、このように円偏光した光を入射させることにより、分子傾斜方位のばらつきによらずに一定の透過率を得ることが可能となる。
【００３１】
図３は本発明の液晶表示装置を模式的に示したものであり、液晶素子に円偏光を与える光学系を含んでいる。図３において、５０は光源であり、この光源５０は、通常用いられる超高圧水銀ランプである。
【００３２】
そして、図３に示すように光源５０から発せられた光Ｌ１は、半透過板５５で直角に曲げられて液晶素子１２０に向けて入射される。ここで、この光源５０である超高圧水銀ランプの光はランダムな偏光面を持っている。また、液晶素子１２０の上方には、円偏光手段５３が置かれており、これにより円偏光手段５３を透過した光は円偏光になる。
【００３３】
なお、円偏光手段５３は、図４に示すように直線偏光板５１と、λ／４板５２とを積層したものであり、直線偏光板５１の透過軸５１１と、λ／４板５２の遅相軸５１２（透過する光に最も大きな位相の遅れを生じさせる軸）は４５°の角をなしている。これにより、直線偏光板５１の側から入った光は右円偏光となってλ／４板５２から出て行くようになっている。
【００３４】
ここで、必要に応じて不図示の２分の１波長板（λ／２板）を積層することによって可視光全体にわたる広帯域の波長領域において円偏光となるように変換することができる。なおこのとき、λ／２板の光軸は偏光軸から１５度の角をなすように配置し、さらにλ／４板の光軸を偏光軸から７５度の角をなすように配置しておくことが好ましい。あるいはいわゆる逆分散特性を有する広帯域の４分の１波長板を、その光軸が偏光軸から４５度の角をなすように配置して用いてもよい。
【００３５】
そして、このような円偏光手段５３を備えた液晶表示装置において、液晶分子が基板に垂直に配向しているときは、図３に示す入射光Ｌ１は液晶層で変調されることなく反射されてそのまま出てくる。このとき、反射面は金属電極１２６により構成されるので、反射による位相の変化はない。したがって、反射光は逆回転の左円偏光になっている。
【００３６】
この後、液晶素子１２０から出射した光Ｌ２は、再び４分の１波長板（λ／４板）５２（若しくは４分の１波長板と２分の１波長板との積層された位相差板）を透過し、左円偏光であるから入射時とは偏光面が直交する直線偏光の光になる。その結果、直線偏光板５１によって吸収され、光は円偏光手段５３より上方には出てこない。
【００３７】
一方、液晶素子１２０に電圧を印加すると液晶分子が基板に対して傾き、液晶素子１２０には傾斜方向を軸とする光学的異方性が生じる。ここで、この液晶素子に円偏光の光が垂直に入射する場合を考える。円偏光をこの光学軸とそれに直角な軸の２成分に分割すると、光学軸方向の成分はそれに直交する成分に比べて位相の遅れを生じる。
【００３８】
液晶の屈折率異方性と液晶層の厚さを最適に選ぶと、最も明るい表示となるとき、反射して出てくる光は、光学軸方向の成分がそれに直交する成分に対して１８０°の遅れを生じている。出てくる光の２つの成分を再合成すると、進行方向は逆だが、入射光と同じ右円偏光となっている。
【００３９】
以上の説明は、液晶素子１２０の光学軸と、直線偏光板５１の透過軸やλ／４板の遅相軸との間の角度に依存しない。したがって、光学軸の方向が違っても、入射光の右円偏光は常に右円偏光として出射される。同様に、入射光が左円偏光のとき、出射光は左円偏光となる。
【００４０】
なお、このように右円偏光になって液晶素子１２０をでてきた光は、λ／４板５２によって入射光と同じ偏光面の直線偏光になり、直線偏光板５１を透過する。これが半透過板５５を経て上方の拡大光学系（不図示）に入り拡大されてスクリーン（不図示）に投影される。
【００４１】
ところで、液晶素子１２０に電圧をかけたときの液晶の傾斜面は、液晶配向膜の蒸着方位によって決まるのでチップによってばらつきがある。しかし、既述したように、液晶素子１２０に円偏光を照射すると、液晶分子の傾斜方向によらず同じ偏光変調を得ることができる。これによって、チップごとに光学系を調整するなどの手間が不要で、製造時の性能の調整が簡略化される。
【００４２】
また、複数（たいていは３枚）の液晶素子１２０を用いる投射型液晶表示装置として、３枚全ての液晶素子においてばらつきの少ない特性が得られるために本方式の採用が有効である。
【００４３】
このように、光源５０からの入射光を偏光させる４分の１波長板（λ／４板）５２により、光源５０からの光を楕円偏光または円偏光に変換して液晶素子１２０へと照射することにより、液晶素子の光軸方位によらない表示装置が実現できる。
【００４４】
以上述べた本実施の形態に係る円偏光を用いる液晶素子として、透過型液晶素子を用いることも可能である。その場合は液晶素子１２０の出射側と入射側の両側に円偏光手段を置く必要がある。
【００４５】
また、拡大光学系を用いた投射型液晶表示装置の構成のかわりに、直視型ディスプレイにも本発明は適用できる。この場合、基板全体を一つの液晶素子として用いても良いし、基板をさらに小さいサイズに分割して液晶素子として用いても良い。さらに、分割した任意の位置の断片を液晶素子として用いることができる。
【００４６】
なお、これまでは液晶モードとして垂直配向モードの例を示したが、平行配向モードやＨＡＮ（上下プレチルトが異なるハイブリッド配向）モード、ＯＣＢモードなどさまざまな配向モードを本発明に用いることができる。さらに、光学特性に悪影響を及ぼさない範囲にて若干のねじれ配向を有していてもよい。また液晶モードによっては、一方の基板のみに斜方蒸着配向膜を設けてもよい。
【００４７】
また、これまでは直線偏光の代わりに円偏光を用いる例を示したが、完全な円偏光でなくても、楕円偏光を用いたとしても直線偏光を用いる場合と比較して改善効果を得ることが可能である。
【００４８】
カラー化の手法としては、カラーフィルタを用いても良いし、時分割によるカラー表示方法を用いても良い。
【００４９】
複数の液晶素子を用いた投射型液晶表示装置、すなわち赤・緑・青のそれぞれの光を変調する３枚の液晶素子を用いる、いわゆる３板式の投射型液晶表示装置の場合においても、本明細書中で詳述した成膜方法及び光学系を用いることが出来る。
【００５０】
例えば、従来の装置においては、配向容易軸の方向が設定値に対して１度程度ずれた場合、透過光強度が１％近く変化してしまう。これによって、例えば赤が１％明るくなり青が１％暗くなった場合には色温度が低めの表示となり、逆に例えば赤が１％暗くなり青が１％明るくなった場合には色温度が高めの表示となってしまう。その結果、二つの製品を並べて観測し比較してみると、ホワイトバランスが異なっており、製品としての再現性が得られない。つまり従来の光学系において、厳密に製品を管理しようとした場合、配向容易軸は１度程度のずれも許容できないと考えられる。
【００５１】
一方、本発明では、汎用の蒸着装置を用いた場合に発生する配向容易軸の分布、すなわち配向容易軸が１度以上ずれた素子についてもほとんど同じ光学特性を得ることが可能となるため、問題なく製品に応用することが許容される。これにより、製造プロセス負荷の軽減、ひいてはコストダウンにとって有効である。またこれによって色再現性の良好な投射型液晶表示装置を得ることが可能となる。
【００５２】
以上、斜方蒸着法を例にとって説明を行ったが、斜方スパッタ法、紫外線の点光源を用いた光配向膜による配向制御、サンドブラストやイオンビームなどによって表面形状を制御する方法など、様々な配向制御法に対して本発明を適用することができる。
【００５３】
ところで、スリットを設けたとしても点源からの蒸着における蒸着角度には面内に分布が生じる。次に、この原因について既述した図２及び図２の変形例である図５を用いて説明する。
【００５４】
図２に示す蒸着装置は、真空容器６と、真空容器６の中に固定して配置された蒸着源５とスリット４を備えており、基板１が一定方向に移動する。ここで、スリット４は基板１の面に平行に、つまり紙面に垂直に延びており、蒸着の際、基板１はスリット４の延長方向つまり長手方向に対して直角に、かつその面に平行に移動する。
【００５５】
そして、蒸着源５から蒸発した蒸発物であるＳｉＯのビームはスリット４を通って基板１に斜めに入射する。なお、図２で示す入射角Θは、蒸着源５と基板１との最短距離ベクトル４が基板法線２となす角度である。
【００５６】
図５に示す蒸着装置は、蒸着源５と基板１の角度関係は図２と同じにして、基板１を蒸着ビームに直角の方向に移動させる方式のものである。なお、図５では基板１の移動方向をｘ軸にとってある。
【００５７】
図２及び図５いずれの場合においても、スリット４によって蒸着源５から放射された蒸着物と基板１とのなす角は一定となる。
【００５８】
しかし、蒸着角θが一定になるのはスリットを長手方向に直角に通り抜ける蒸着物だけであって、スリット４を斜め通る蒸着物に対しては蒸着角と蒸着方位がずれてくる。ここで、図６は図５の配置をｘ軸方向から見たものであり、図６に示すように、蒸着源５からの蒸着物は放射状に広がるため、カラムの成長方向は分布を有することになる。
【００５９】
蒸着方位角方向の最大ずれ、すなわち分布量θＡ１は次の式（１）で表すことができる。
【００６０】
【数１】
2006350323.tif 000003
【００６１】
ｒは基板１の半径、ｈは蒸着源５から基板中心までの距離、Θは基板中心における蒸着角である。図７に、基板サイズが８インチ（半径ｒ＝１０ｃｍ）、基板中心における蒸着角Θが６０°のときの、ｈと分布量θＡ１との関係を図示した。
【００６２】
図７によると、配向容易軸方向のばらつき量を１°以下とするためには蒸着源５から基板１までの距離を６メートル以上にとらなければならないことがわかる。つまり、斜方蒸着法においてカラム方位すなわち液晶の配向容易軸方向のばらつきを小さくするためには、蒸着源５から基板１までの距離を極めて大きくとる必要がある。
【００６３】
基板の中心線からｒだけ離れた位置での蒸着角θも厳密に計算すると、下記のようにｒに依存しており、基板面内でばらつきを有している。
【００６４】
【数２】
2006350323.tif 000004
【００６５】
これを図示したものが図８である。図８によると、蒸着源５から基板１までの距離を１ｍ以上離すと蒸着角のばらつきは１°以内となる。蒸着源５と基板１との距離が１メートル程度の装置を用いれば、蒸着角Θは実質的にほぼ一定と見なすことができる。
【００６６】
図９及び図１０は、比較のために、スリット４を基板１の面と交差する方向つまりＸ軸方向に延長して形成したものである。基板１をｙ軸方向に移動させることによって基板全面に蒸着を行う。このような方向にスリット４を設置すると、面内の方位角分布のばらつきは解消する。
【００６７】
しかし、図９に示すように蒸着角がスリットに沿って分布するので、その結果、液晶分子のプレチルト角が基板面内でばらつく。
【００６８】
蒸着角の分布幅は、基板１の中心での蒸着角をΘとすると、以下の式で表すことができる。
【００６９】
【数３】
2006350323.tif 000005
【００７０】
図１１は、式（３）で表される蒸着源５と基板中心との距離ｈと蒸着角θとの関係を表した図である。θ１はθの下限、すなわち式(３)の左辺をプロットしたもので、θ２はθの上限、すなわち式(３)の右辺をプロットしたものである。
【００７１】
図１１から、蒸着角のばらつきを１度以内にしようとした場合には、ｈとして３００ｃｍ以上としなければならないことがわかる。このようにスリットの形成方向を変えても、プレチルト角のばらつきを小さくするためには、蒸着源５から基板１までの距離を極めて大きくとる必要がある。このような蒸着装置は真空を維持することが難しく、装置のメンテナンスも困難になると考えられる。
【００７２】
また、同じｈの値で比較すると、図１１の蒸着角のばらつきは図８よりもはるかに大きい。このことは、図９及び図１０の配置で蒸着したときのプレチルト角のばらつきは、図２、図５及び図６の配置の場合より大きくなることを意味する。
【００７３】
なお、既述した図１５に示した通り、プレチルト角がばらついたときには、閾値電圧や最大反射率を与える電圧など、光学応答特性が大きく変化する。したがって、図９及び図１０の蒸着方法は、液晶の傾斜方位角をそろえるという長所はあるものの、プレチルト角による光学特性のばらつきが大きくなり、図５及び図６の方法よりも不利である。
【００７４】
なお、液晶分子が傾斜した際にねじれ構造を有していると、そのねじれ角に応じて光学特性が変化してしまう。これを回避するためには一方の基板を完全に垂直配向にしておくことが有効である。
【００７５】
一方の基板を完全に垂直配向の基板Ａとし、もう一方の基板を基板面内で蒸着角にばらつきのある基板Ｂとすると、液晶の傾斜方位は基板Ｂで決定され、基板Ａの配向膜の影響を受けることはない。これにより、液晶分子がねじれを形成することなく配向し、傾斜方位角のみが素子によってばらつくようにすることができる。
【００７６】
本発明においては、円偏光を用いることによって傾斜方位角が光学特性に影響しないため、上記の基板Ａ及びＢの組合せを採用することによって、まったく光学特性のばらつきが生じない液晶素子を得ることが可能となる。
【００７７】
以上述べたように、液晶素子に照射する光を円偏光とすることによって、基板面内方位角が光学特性に与える影響を排することが可能となり、斜方蒸着による大面積プロセスが可能なる。また、基板面内での液晶の傾斜方位角のばらつきを無視できることから、蒸着装置の大きさを小さくすることが可能となる。これによって、低コストで生産性の高い液晶製造プロセスが実現できる。ＳｉＯ等の無機材料配向膜が使えるので、強い光照射に対する耐久性が向上する。
【００７８】
言い換えれば、光源からの入射光を円偏光に変換して液晶素子に照射することにより、蒸着角のばらつきによる光学軸のずれがあっても、コントラストを低下させず高品位な画像を表示することができる。
【００７９】
さらに、蒸着方位の変動があってもよいので、蒸着に際しては、蒸着方位のばらつきは広く許容し、蒸着角のばらつきが小さくなるような蒸着方法を選択することができ、その結果プレチルト角のばらつきを低く抑えることができる。またチップの収率を高くすることができるので、液晶シャッタの製造コストを下げることが出来、低価格の液晶表示装置を提供することができる。
【実施例】
【００８０】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
【００８１】
（全実施例に共通の液晶表示装置の構成と製造方法）
図１に示す液晶素子１２０として、誘電率異方性Δεが負である液晶材料（メルク社製、型名ＭＬＣ−６６０８）を用い、液晶層１２４のセル厚は３．５ミクロンとする。また、基板１２１，１２７として直径８インチのものを用いた。基板はシリコンウエハーであってもよく、ガラス基板であってもよい。その２枚を組み合わせてもよい。一方の基板には予め液晶を駆動する回路が造りこまれている。
【００８２】
液晶素子１２０の作製法は下記のとおりである。
【００８３】
以下の実施例に示す斜方蒸着により基板全面にＳｉＯ配向膜を形成する。一方の基板は垂直配向性を持たせるように別の配向処理を施してもよい。次いで、２枚の基板１２１，１２７を配向膜の付いた面を対向させて貼り合わせ、セルを形成する。このとき、２枚の基板の蒸着方位が揃うように、一方の基板を蒸着軸に対して反転させてもう一方と貼り合わせる。一方の基板が垂直配向処理され方向性を持っていないときは特に方位を合わせる必要はない。
【００８４】
これを、決められた大きさにカットして複数のセルとし、液晶を注入し、封止した後、周辺回路と接続して液晶素子１２０を完成する。このように作製した液晶素子１２０を、円偏光板を含む投射光学装置に組みこんで液晶表示装置とする。
【００８５】
組み込みに際しては、予め基板に作り込まれた回路と画素の配列が光学装置に対して正しい方位になるよう位置を調節する。このとき、液晶の配向方位は何ら光学特性に影響しないので、液晶素子の光学装置への取り付けに対しては考慮しなくてよい。
【００８６】
（実施例１）
本実施例においては、図２に示す蒸着装置にて配向膜１２３，１２５を成膜し、液晶素子を作製する。このとき、蒸着源５と基板１との距離は１メートルとする。そして、この液晶素子を用いて投射型液晶表示装置とする。
【００８７】
投射型液晶表示装置の光学系として、液晶素子に直線偏光を入射するものと円偏光を入射するものとの２種類を比較する。
【００８８】
直線偏光を用いた投射型液晶表示装置では、取り付けた液晶素子によってコントラクトにばらつきが生じる一方、円偏光を用いた投射型液晶表示装置はほとんどばらつきがない安定した表示である。
【００８９】
（実施例２）
本実施例においては、図２に示す蒸着装置にて一方の基板の配向膜を成膜し、残る一方の基板には、図１２に示す蒸着の際に基板１を、矢印８で示す方向に等速で回転させる等速回転斜方蒸着法によって垂直に配向する配向膜を成膜する。なお、これら基板はいずれの成膜のときにも蒸着源と基板との距離は１メートルとする。できた液晶素子を用いて投射型液晶表示装置を組み立てる。
【００９０】
液晶素子に入射させる偏光として円偏光を用いる。その結果、液晶素子による表示画像のばらつきがなく均一性の高い画像が得られる。
【００９１】
（実施例３）
本実施例においては、図５の光学系に替えて、図１３に示す光学系を用いる。
【００９２】
図１３において、光源５０から発せられた光は、直線偏光板５１を通過して直線偏光に変換され、さらに４分の１波長板（λ／４板）５２を通過することによって円偏光に変換される。これにより液晶素子１２０には円偏光が照射される。
【００９３】
液晶層のリタデーションが存在しないような配向状態の場合、液晶素子１２０に内蔵されている反射板（不図示）によって円偏光の状態で反射する。この円偏光が再びλ／４板５２を通過することによって、円偏光が直線偏光に変換される。このときの直線偏光の偏光方向は、入射偏光と直交する方向の偏光状態となる。その後、偏光板５１に光が到達するが、入射偏光の方向が偏光板５１の吸収軸の方向であるので、光は外に出てくることはない。つまり、黒状態である。
【００９４】
一方、液晶層のリタデーションがλ／４条件になるような配向状態の場合、液晶層を往復する光はλ／２条件の変調を受けることになる。つまり、入射した円偏光の偏光状態が、λ／２条件のリタデーションを有する液晶層によって、液晶層にリタデーションが存在しない場合と比較すると、逆の円偏光となる。
【００９５】
この状態で、再びλ／４板５２を通過することによって、円偏光が直線偏光に変換される。このときの直線偏光の偏光方向は、入射偏光と一致する方向の偏光状態となる。その後、偏光板５１に光が到達するが、入射偏光の方向が偏光板５１の透過軸の方向であるので、光は外に出てくることができる。つまり、白状態である。
【００９６】
また、液晶層のリタデーションをゼロとλ／４条件の中間的な配向状態に制御することによって、中間調状態を作ることができる。
【００９７】
このようにして、明るさの変調を行うことができる。
【００９８】
（実施例４）
図１４は、ＲＧＢ三原色を各々変調する３枚の液晶素子を備えた３板式の投射型液晶表示装置である。光源５０から出た光は、Ｒのみ透過し、ＧとＢは反射するダイクロイックミラー６０，Ｂのみ透過し、ＲとＧは反射するダイクロイックミラー６１、全反射板６２によってＲＧＢの３色に分離され、３枚の液晶素子１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂに入射する。
【００９９】
液晶素子の入射側には、各々図１４に示す構造の円偏光手段５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂが配置されており、入射光を右回転の円偏光に変換する。液晶は電圧がかかっていないときは、そのまま右円偏光の光を透過し、電圧に応じて液晶が傾斜して入射光を変調する。最大電圧時にはλ／２の位相のずれを与えるので、左円偏光が出射される。
【０１００】
液晶素子の出射側にも図４の前後を逆にした構成の円偏光手段５３Ｒ’，５３Ｇ’，５３Ｂ’が置かれている。電圧が印加されていない液晶素子から出た右円偏光の光は、手前にあるλ／４板によって元の直線偏光とは直角の偏光面を持つ直線偏光に変換されるので直線偏光版によって吸収されその向こうには光が出てこない。最大電圧が印加された液晶素子から出た左円偏光の光は、手前にあるλ／４板によって元の直線偏光と平行の偏光面を持つ直線偏光に変換されるので直線偏光板を透過し、向こう側に出て行く。
【０１０１】
各液晶素子を出射した光を再びダイクロイックミラー６０，６１と全反射板６２で合成して投影光学系６３によりスクリーン６４に投影する。
【０１０２】
３枚の液晶素子はすべてＳｉＯの斜方蒸着膜を用いて作られたものである。３枚にそれぞれ円偏光手段が設けられているので、光学軸がずれても特性が不均一になることはなく、安定した色調の画像が得られる。
【０１０３】
偏光板の表面に反射防止処理（アンチリフレクション：ＡＲ処理）を施すことによって、表面反射が抑制されコントラスト比を高めることができる。
【０１０４】
用いるＡＲ処理の条件として、反射防止効果の最も高い波長領域、つまりＡＲ処理の中心波長と、３板式液晶素子として用いる液晶素子の表示色とを一致させることによって、更に高いコントラストを得ることが可能となる。
【０１０５】
このＡＲ処理に加えて、アンチグレア処理を併用することによって、さらに反射防止効果を付与し、高コントラストを得ることができる。
【０１０６】
（比較例）
本比較例においては、図９及び図１０にて示した蒸着装置にて配向膜を成膜し、液晶素子を作製する。このとき、蒸着源と基板との距離は１メートルとする。そして、この液晶素子を用いて、投射型液晶表示装置とする。
【０１０７】
次に、投射型液晶表示装置に用いる光学系において、液晶素子に入射させる偏光として直線偏光のものと円偏光の２種類において比較を行う。ここで、これら液晶表示装置のいずれの場合においても画像を観測してみると、色ずれやカラー表示の面内分布が生じており、表示品位の高い表示を得ることができない。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置に設けられる液晶デバイス（液晶表示素子）の一例である液晶シャッタの構成を示す図。
【図２】上記液晶表示装置を製造する液晶表示装置の製造装置に設けられる蒸着装置の構成を説明する図。
【図３】上記液晶表示装置に用いる光学系の一例を示す図。
【図４】上記光学系に設けられた円偏光手段の構造を示す図。
【図５】上記蒸着装置の他の構成を説明する図。
【図６】図５の側面図。
【図７】蒸着源からの距離と蒸着角度のばらつきの関係を示す図。
【図８】蒸着源からの距離と蒸着角度のばらつきの関係を示す図。
【図９】上記製造装置の比較例に係る製造装置の構成を説明する図。
【図１０】図９の側面図。
【図１１】蒸着源からの距離と蒸着角度のばらつきの関係を説明する図。
【図１２】本発明の実施例に用いる等速回転斜方蒸着法を示す図。
【図１３】本発明の実施例３に係る光学系を示す図。
【図１４】本発明の実施例４に係る液晶表示装置の構成を示す図。
【図１５】プレチルト角と光学光学応答特性との関係を示す図。
【図１６】蒸着方位と光学応答特性との関係を示す図。
【符号の説明】
【０１０９】
１              基板
２              傾き角
３              マスク
４              スリット
５              蒸着源
７              蒸着方向
８              基板回転方向
５０            光源
５１            直線偏光板
５１１          透過軸
５１２          遅相軸
５２            ４分の１波長板（λ／４板）
５３            円偏光手段
１２０          液晶素子
１２１，１２７  基板
１２２，１２６  電極
１２３，１２５  配向膜
１２４          液晶層
Ｌ１            入射光
Ｌ２            出射光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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