(57)【要約】【課題】信頼性の高い配向膜を量産性良く安定的に形成することが可能な配向膜形成方法、液晶パネル、液晶プロジェクタおよび電子機器を提供する。【解決手段】基板９上に透明膜３０を形成し、該透明膜３０に複数のグルーブ４０を互いに平行に形成することにより、基板面に対して傾斜した傾斜面３１ａを平行に複数有する下地膜３１を形成する下地膜形成工程と、前記下地膜上３１に無機材料膜をスパッタリングで成膜することにより、前記複数の傾斜面３１ａの形状が表面に伝達された無機材料からなる配向膜２１を形成する配向膜形成工程と有する。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に透明膜を形成し、該透明膜に複数のグルーブを互いに平行に形成することにより、基板面に対して傾斜した傾斜面を平行に複数有する下地膜を形成する下地膜形成工程と、前記下地膜上に無機材料膜をスパッタリングで成膜することにより、前記複数の傾斜面の形状が表面に伝達された無機材料からなる配向膜を形成する配向膜形成工程と有することを特徴とする配向膜形成方法。
【請求項２】
前記下地膜形成工程において、前記複数のグルーブは、前記基板上に前記透明膜を形成した後、前記透明膜上にフォトレジスト層を形成し、光透過率分布が段階的に変化する露光用マスクを用いたフォトリソグラフィにより、前記フォトレジスト層に前記複数のグルーブに応じたパターンを露光、現像して前記パターンを形成し、そして、エッチングを行って前記フォトレジスト層の前記パターンを前記透明膜に転写することにより形成されることを特徴とする請求項１記載の配向膜形成方法。
【請求項３】
前記下地膜形成工程において、前記複数のグルーブは、前記基板上に前記透明膜を形成した後、前記透明膜上にフォトレジスト層を形成し、前記フォトレジスト層にレーザービームにより前記複数のグルーブに応じたパターンを露光、現像して、前記フォトレジスト層に前記パターンを形成し、そして、エッチングを行って前記フォトレジスト層の前記パターンを前記透明膜に転写することにより形成されることを特徴とする請求項１記載の配向膜形成方法。
【請求項４】
前記エッチングを、前記フォトレジスト層と前記透明膜との選択比が略１：１となる条件で実施することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の配向膜形成方法。
【請求項５】
前記下地膜形成工程において、前記複数のグルーブをプレス型を用いたスタンピングにより形成することを特徴とする請求項１記載の配向膜形成方法。
【請求項６】
前記スパッタリングを、ターゲットから放出されるスパッタ粒子が一方向から斜めに前記基板上の前記下地膜に入射するように実施することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の配向膜形成方法。
【請求項７】
前記スパッタリングは、最終的に形成される配向膜がその表面に接することとなる液晶分子に与えるチルト角が所望の角度となるように最適化された成膜条件に従って実施されることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の配向膜形成方法。
【請求項８】
前記成膜条件は、ターゲットと基板との位置関係、ターゲットに印加する投入パワーおよび成膜圧力を規定したものであることを特徴とする請求項２記載の配向膜形成方法。
【請求項９】
ターゲットと基板との間に、開口を有する遮蔽板を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の配向膜形成方法。
【請求項１０】
前記基板をターゲットの近傍で搬送しながら前記スパッタリングを実施して前記配向膜を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れかに記載の配向膜形成方法。
【請求項１１】
前記スパッタリングは、対向ターゲット式スパッタリングであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の配向膜形成方法。
【請求項１２】
前記スパッタリングは、イオンビームスパッタリングであることを特徴とする請求項１記載の配向膜形成方法。
【請求項１３】
前記スパッタリングは反応性スパッタリングであることを特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れかに記載の配向膜形成方法。
【請求項１４】
前記配向膜を透明導電膜により構成することを特徴とする請求項１乃至請求項１３の何れかに記載の配向膜形成方法。
【請求項１５】
前記配向膜をＳｉＯ２を構成材料として形成することを特徴とする請求項１乃至請求項１３の何れかに記載の配向膜形成方法。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１５の何れかに記載の配向膜形成方法により形成された配向膜を備えてなることを特徴とする液晶パネル。
【請求項１７】
請求項１６の液晶パネルを有してなることを特徴とする液晶プロジェクタ。
【請求項１８】
請求項１６の液晶パネルを有してなることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶パネルの配向膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な液晶パネルは、２枚の電極付基板間に液晶の配向を制御する配向膜と液晶が封入された構成を有している。ここで、配向膜は、配向膜に直接接する液晶分子の配向方向を揃える機能と、液晶分子の起きあがる方向を規制するチルト角を液晶分子に持たせる機能とを果たすもので、液晶パネルを構成する上で重要な役割を担っているものである。このような配向膜の形成に際しては、従来、一般的に有機材料（主としてポリイミド）をスピンあるいは印刷で基板上に塗布した後に焼成し、さらにレーヨン、ナイロンなどの等の布で擦ること（ラビング）により形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３１８３８２号公報（５頁〜６頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の配向膜形成方法には、以下に示す問題点があった。
（１）配向膜は有機物であるため、例えば液晶プロジェクターのように高出力光源を備えた機器に用いた場合、光エネルギーにより有機物がダメージを受けて配向不良を生じる。特に、液晶プロジェクターの小型化のため液晶パネル自体も小型化され、また高輝度化のために高出力の光源を用いた場合、液晶パネルの単位面積あたりの光エネルギーは増加し、その短波長を吸収してポリイミドそのものが分解し、また、光を吸収したことによる発熱でさらにその分解が加速される。その結果、配向膜に多大なダメージが付加され、機器の表示特性を低下させてしまう。
（２）ラビング後には不要なキズ、配塵が生じ、表示特性、歩留まりに悪影響を与える。
【０００５】
このように、有機膜で構成されている配向膜は、液晶パネルが組み込まれる各種機器の耐光性および耐熱性に関する信頼性を損ねる大きな原因となっており、また、その配向膜形成に際しての量産性に問題があった。
【０００６】
上記のような有機物を用いた場合の問題点を解消すべく、有機物を用いない配向膜として、酸化シリコン等の斜方蒸着による配向膜形成が提案されている。しかしながら、蒸着はもともと最大でも２０Å／秒と成膜レートが遅いことに加え、斜方蒸着では、基板に対して６０゜〜８０゜と非常に傾いた方向から成膜しなければならないことから、実用的な成膜レート及び膜厚分布を得ることが難しかった。このため、現在でも実用化には至っておらず、研究開発の域を脱していない。
【０００７】
また、無機物で配向膜を形成する方法については、上記の斜方蒸着以外にも各種提案されてきているが、これら従来の方法では、配向膜に一軸配向性を与える点についてはクリアしているものの、所望のチルト角を確実に安定して付与することが難しいという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、信頼性の高い配向膜を量産性良く安定的に形成することが可能な配向膜形成方法、液晶パネル、液晶プロジェクタおよび電子機器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る配向膜形成方法は、基板上に透明膜を形成し、この透明膜に複数のグルーブを互いに平行に形成することにより、基板面に対して傾斜した傾斜面を平行に複数有する下地膜を形成する下地膜形成工程と、下地膜上に無機材料膜をスパッタリングで成膜することにより、前記の傾斜面の形状が表面に伝達された無機材料からなる配向膜を形成する配向膜形成工程と有するものである。本発明によれば、基板上に配向膜を形成するに先立って、互いに平行な複数のグルーブを有する下地膜を基板上に形成しておくことにより、その複数のグルーブにより規定される複数の傾斜面の形状がその上に成膜される配向膜の表面に伝達され、所望のチルト角を確実に付与することのできる配向膜を安定的に形成することが可能となる。また、この配向膜はスパッタリングにより無機材料を成膜することで構成されるため、信頼性の高い配向膜を量産性良く形成することが可能である。
【００１０】
また、本発明に係る配向膜形成方法は、前記下地膜形成工程において、複数のグルーブは、基板上に前記透明膜を形成した後、前記透明膜上にフォトレジスト層を形成し、光透過率分布が段階的に変化する露光用マスクを用いたフォトリソグラフィにより、フォトレジスト層に複数のグルーブに応じたパターンを露光、現像してパターンを形成し、そして、エッチングを行ってフォトレジスト層のパターンを透明膜に転写することにより形成されるものである。
【００１１】
また、本発明に係る配向膜形成方法は、前記複数のグルーブは、基板上に透明膜を形成した後、透明膜上にフォトレジスト層を形成し、フォトレジスト層にレーザービームにより複数のグルーブに応じたパターンを露光、現像して、フォトレジスト層にパターンを形成し、そして、エッチングを行ってフォトレジスト層の前記パターンを透明膜に転写することにより形成されるものである。
【００１２】
また、本発明に係る配向膜形成方法において、前記エッチングを、フォトレジスト層と下地膜との選択比が略１：１となる条件で実施する。これにより、フォトレジスト層と透明膜とが同時にエッチング除去されフォトレジスト層のパターンが透明膜に転写されて複数のグルーブを有する下地膜を形成することができる。
【００１３】
また、本発明に係る配向膜形成方法は、前記複数のグルーブを、プレス型を用いたスタンピングにより形成するものである。
【００１４】
また、本発明に係る配向膜形成方法は、前記スパッタリングを、ターゲットから放出されるスパッタ粒子が一方向から斜めに基板上の下地膜に入射するように実施するものである。本発明によれば、信頼性の高い配向膜を量産性良く、さらに安定的に形成することが可能となる。
【００１５】
また、本発明に係る配向膜形成方法は、前記スパッタリングが、最終的に形成される配向膜によって液晶分子に付与されるチルト角が所望の角度となるように最適化された成膜条件に従って実施されるものである。本発明によれば、最適化された成膜条件に従ってスパッタリングを実施することにより所望のチルト角を液晶分子に付与する配向膜を形成することができる。
【００１６】
また、本発明に係る配向膜形成方法において、前記成膜条件とは、ターゲットと基板との位置関係、ターゲットに印加する投入パワーおよび成膜圧力を規定したものである。
【００１７】
さらに、本発明に係る配向膜形成方法は、ターゲットと基板との間に、開口を有する遮蔽板を設けたものである。本発明によれば、ターゲットから放出されるスパッタ粒子の基板への入射角が遮蔽板により制限され、所望のチルト角をより確実に付与することができる配向膜をさらに安定的に形成することが可能となる。
【００１８】
また、本発明に係る配向膜形成方法は、基板をターゲットの近傍で搬送しながらスパッタリングを実施して配向膜を形成するものである。本発明によれば、更に量産性の良い配向膜形成が可能となる。
【００１９】
また、本発明に係る配向膜形成方法は、前記スパッタリングが、対向ターゲット式スパッタリングであるものである。本発明によれば、スパッタリングに対向ターゲット式スパッタリングを採用できる。
【００２０】
また、本発明に係る配向膜形成方法は、前記スパッタリングが、イオンビームスパッタリングであるものである。本発明によれば、スパッタリングにイオンビームスパッタリングを採用できる。
【００２１】
また、本発明に係る配向膜形成方法は、前記スパッタリングが反応性スパッタリングであるものである。本発明によれば、スパッタリングに反応性スパッタリングを採用できる。
【００２２】
また、本発明に係る配向膜形成方法は、前記配向膜を透明導電膜により構成するようにしたものである。本発明によれば、無機物を構成材料とする場合と比べ、静電容量を考慮しなくても良いため好ましい。
【００２３】
また、本発明に係る配向膜形成方法は、前記配向膜をＳｉＯ２を構成材料として形成するようにしたものである。本発明によれば、無機材料としてＳｉＯ２を構成材料とした配向膜を形成できる。
【００２４】
本発明に係る液晶パネルは、上記の何れかの配向膜形成方法により形成された配向膜を備えてなるものである。本発明によれば、信頼性が高く量産性に優れた液晶パネルを得ることができる。
【００２５】
本発明に係る液晶プロジェクタは、上記の液晶パネルを有してなるものである。本発明によれば、高温化に起因する性能低下、投写画像の画質悪化を防止することができ、良好な投写画像を提供できる信頼性の高い液晶プロジェクタを得ることができる。
【００２６】
本発明に係る電子機器は、上記の液晶パネルを有してなるものである。本発明によれば、高温化に起因する性能低下、表示画像の画質悪化を防止することができ、良好な画像表示が行える信頼性の高い電子機器を得ることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本実施の形態１は、基板上に透明膜を形成し、該透明膜に複数のグルーブを互いに平行に形成することにより、基板面に対して傾斜した傾斜面を平行に複数有する下地膜を形成する下地膜形成工程と、前記下地膜上に無機材料膜をスパッタリングで成膜することにより、前記複数の傾斜面の形状が表面に伝達された無機材料からなる配向膜を形成する配向膜形成工程とを実施することで、所望のチルト角を付与する無機材料からなる配向膜を量産性良く安定的に形成可能としたものである。
【００２８】
以下、下地膜形成工程と配向膜形成工程それぞれについて順に詳述する。
【００２９】
図１は下地膜形成工程の説明図、図２は下地膜形成工程によって形成された下地膜を備えた基板を示す図である。以下、図１を参照して下地膜形成工程について詳細に説明する。ここでは、露光用マスクを用いたフォトリソグラフィを利用した方法によって形成する場合を例に説明する。
【００３０】
まず、（ａ）基板９上に透明膜３０を形成する。この透明膜３０を構成する材料としては、ここでは例えばＳｉＯ２を用いる。ついで、（ｂ）透明膜３０上にフォトレジスト層３２を形成する。そして、（ｃ）露光用マスク（図示せず）を用いてフォトレジスト層３２に図に示すような強度分布を有する光３３を照射する。露光用マスクとしては、光透過率分布が段階的に変化するマスクを利用し、この露光用マスクを用いてフォトレジスト層３２を露光することによりフォトレジスト層３２に最終的に透明膜３０上に形成したい複数のグルーブ４０に応じたパターンを露光する。図１において、縦方向にハッチングされた領域３２ａが露光された領域である。ここで、最終的に透明膜３０上に形成したい複数のグルーブ４０とは、図２に示すように互いに平行に延びるグルーブ４０であって、その各グルーブ４０の断面形状が略直角三角形状を成すものであり、ここで露光された露光領域３２ａも、その形状に応じた形状となっている。
【００３１】
そして、（ｄ）現像を行うことにより露光領域３２ａが除去され、（ｅ）フォトレジスト層３２と透明膜３０に対して選択比が略１：１となる条件でエッチングを行う。これによりフォトレジスト層３２と透明膜３０とが同時にエッチング除去され前記フォトレジスト層３２の前記パターンが透明膜３０に転写され、互いに平行な複数のグルーブ４０を有する下地膜３１が形成される。
【００３２】
以上の下地膜形成工程により、グルーブ４０の直角部分に対向する斜辺により規定される傾斜面３１ａを平行に複数有し、また、グルーブ４０の直角部分を挟む垂直辺により規定される垂直面３１ｂが前記傾斜面３１ａに連続して平行に複数有する下地膜３１が形成される。ここで、傾斜面３１ａは、次の配向膜形成工程において、この傾斜面３１ａの上に成膜される配向膜表面に制御性良く配向性を付与するための役割を有するもので、すなわち、下地膜３１に傾斜面３１ａが形成されていることにより、その上に単純にスパッタ法を用いて無機材料の膜を成膜しても、その無機材料膜には傾斜面３１ａの形状が伝達されて配向性を有する配向膜とすることができるようになっている。しかし、所望のチルト角を確実に付与する配向膜をより安定的に形成するためには、下地膜３１が形成された基板９に対して斜め方向から無機材料膜を成膜することが好ましい。そこで、以下では、公知のスパッタリング装置（ここでは、対向ターゲット式スパッタリング装置）が組み込まれた配向膜形成装置を用いて、下地膜３１が形成された基板９に対してスパッタ粒子が斜め方向から入射するようにスパッタリングを実施するようにした配向膜形成工程について説明する。
【００３３】
図３は、配向膜形成工程で用いられる配向膜形成装置を示す図である。
図において、３は、内部を真空状態に維持可能な真空チャンバーで、この真空チャンバー３内に２枚のターゲット５が離間されて対向配置されている。ターゲット５には直流電源７が接続されており、また、ターゲット５の背面側にはそれぞれ互いに異なる磁極（図示せず）が対向するように配置され、ターゲット５間に磁界が発生するようになっている。
【００３４】
真空チャンバー３においてターゲット５の下方  には排気口１３が設けられ、該排気口１３には真空排気装置１５が接続されて真空チャンバー３内を排気できるようになっている。また、真空チャンバー３には、放電ガスを導入する図示しない放電ガス導入口が設けられている。さらに、真空チャンバー３において後述の基板ホルダー１１の下方には、真空チャンバー３内に反応ガスを導入するための反応ガス導入口１７が設けられ、基板９近傍に反応ガスを供給するようになっている。
【００３５】
ターゲット５の側方には、配向膜形成対象の基板９を保持するための基板ホルダー１１が設けられている。この基板ホルダー１１は、断面Ｖ字状に構成され、２面の外面それぞれに一対の押さえ板（図示せず）を有しており、２枚の基板９を、それぞれ各ターゲット５に対して同じ傾斜角となるように傾けて保持している。また、基板ホルダー１１は紙面に直交する方向に移動可能に構成されており、本実施の形態１の配向膜形成装置１では、基板９をターゲット５の近傍で搬送しながら連続的に成膜するインライン式の装置構成となっている。
【００３６】
以下、図３に示した配向膜形成装置１におけるスパッタリングの動作概略について説明する。なお、本実施の形態１では、ターゲット５にＩＴＯ  （Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を用い、真空チャンバー３内に放電ガスとしてのアルゴンガスおよび反応ガスとしての酸素ガスを導入して反応性スパッタリングによりＩＴＯ  を構成材料とする配向膜を形成する場合を例に説明する。
【００３７】
まず、真空排気装置１５により真空チャンバー３内を２×１０−４Ｐａ程度まで排気し、その後、図示しない放電ガス導入口から１×１０−１Ｐａ程度までアルゴンガスを導入する。そして、直流電源に、投入パワー（電力）を投入してターゲット５間にプラズマを発生させ、基板９近傍に向けて反応ガス導入口１７から酸素ガスを導入する。これにより、ターゲット５間において、プラスに帯電しプラズマ化したアルゴンイオンが、マイナス極にあるターゲット５に衝突してターゲット５からスパッタ粒子が飛び出し、酸素ガスと反応して基板９に堆積する。なお、真空チャンバー３内は、内部に導入するガス量と排気量との制御により所定の成膜圧力に維持されている。
【００３８】
ここで、スパッタリングにおいては、ターゲット５に印加する投入パワーを増大させると、ターゲット５のある一点から放出されるスパッタ粒子が、通常の投入パワー印加時と比べて一方向に揃って出射されることが知られている。次の図に、通常の投入パワーによる場合と、投入パワーを増大させた場合それぞれのスパッタ粒子の放出分布を示す。
【００３９】
図４は、スパッタ粒子の放出分布を示す図で、（ａ）が通常のスパッタリングにおける投入パワーによる場合、（ｂ）が投入パワーを通常よりも増大させた場合を示している。
アルゴンイオン（Ａｒ＋  ）がターゲット５に衝突したときにターゲット５のある一点から放出されるスパッタ粒子の放出分布は、（ａ）に示すように、真上方向へ飛ぶ確率が一番高く、水平方向への飛散が０となる円を描くような分布となり、その円の軌跡がｃｏｓθ  となるような分布となる。これに対し、投入パワーを増大させた場合には、（ｂ）に示すように、真上に飛ぶ確率が低下し、左右それぞれの斜め方向に飛ぶ確率が増大するハート型の放出分布を描くようになる。このように、投入パワーを増大させると、通常の投入パワー時と比べてスパッタ粒子の放出方向の方向性を揃えることができる。本発明はこの仕組みを利用してスパッタ粒子を一方向から斜めに下地膜３１が形成された基板９上に入射させるものである。
【００４０】
ところで、このように投入パワー増大によりスパッタ粒子の放出方向が揃うのは、あくまでもターゲット５のある１点に着目した場合である。よって、ターゲット５の表面全体から放出された全スパッタ粒子で考えると、各スパッタ粒子の方向性は混在していることになる。しかし、ターゲット５から放出されて実際に基板９上に到達するスパッタ粒子は、ターゲット５表面のうちの基板側端部から放出されたスパッタ粒子であり、すなわち一部領域から放出されたスパッタ粒子である。このため、一方向の方向性を持ったスパッタ粒子が基板９に到達すると考えて良く、よって、投入パワー増大により基板９に対して一方向からスパッタ粒子を入射させることが可能となる。
【００４１】
しかし、このように投入パワー増大により方向性を制御しても、真空チャンバー３内には複数の気体分子が存在しているため、基板９に到達するまでの間にスパッタ粒子が真空チャンバー３内の気体分子と衝突（散乱）を繰り返し、方向がランダムになってしまう。従って、真空チャンバー３内の気体分子との衝突によるスパッタ粒子の散乱を低減させる対策が必要となる。
【００４２】
この衝突によるスパッタ粒子の散乱の低減は、真空チャンバー３内の気体分子を低減させることにより対応でき、すなわち成膜圧力の設定を低くすることで実現可能である。よって、成膜圧力を必要最低限に設定して真空チャンバー３内の気体分子を極力減小させ、スパッタ粒子の散乱を低減する。これによりターゲット５から放出されたスパッタ粒子の投入パワー制御による方向性を下地膜３１が形成された基板９に到達するまで維持することが可能となる。
【００４３】
以上説明したように、投入パワー及び成膜圧力の設定次第で、スパッタ粒子を一方向の方向性を持たせた状態で基板９上の下地膜３１に到達させることが可能となる。
【００４４】
図５は実施の形態１の配向膜形成工程の説明図で、特にスパッタ粒子が一方向の方向性を持って基板９上の下地膜３１に入射する様子を示した模式図である。（ａ）に示すように、スパッタ粒子が一方向の方向性を持って基板９の面方向に対して斜め方向から入射し、下地膜３１上に積層することにより配向膜２１が形成される。この配向膜２１の表面形状は、スパッタ粒子の基板９の面方向に対する入射角θ１と傾斜面３１ａの基板９の面方向に対する傾斜角θ２を制御することにより制御され、よって、液晶パネルを構成した場合にこの配向膜２１に接することとなる液晶分子のチルト角も制御されることになる。
【００４５】
図６は、上記の方法により形成された配向膜を有する基板間に液晶を封入して液晶パネルを構成した際の、本発明の配向膜による液晶分子の配向状態を模式的に示した図である。配向膜２１は、図６に示すように傾斜面３１ａおよび垂直面３１ｂに沿って成膜されることになる。この成膜に際しては、傾斜面３１ａが好適に作用して所望のチルト角を確実に安定的に付与できる配向膜２１が形成される。なお、本実施の形態１では、グルーブ４０の断面形状を略直角三角形状として下地膜３１表面の傾斜面３１ａに連続する面が垂直面３１ｂとなるようにしたため、液晶分子を傾斜面３１ａに沿う方向に確実に配向させることが可能となっている。また、スパッタ粒子が下地膜３１に対して斜め方向から入射することも好適に作用して、所望のチルト角を確実に付与することのできる配向膜２１が得られている。
【００４６】
なお、傾斜面３１ａと垂直面３１ｂによって規定される下地膜３１表面の凸部の寸法は、本発明の発明者らによる実験上での経験則によると、直角三角形の直角部分を挟んだ水平辺をｍａｘ５００ｎｍ、垂直辺がｍａｘ３００ｎｍとすることが好ましく、水平辺を５００ｎｍ、垂直辺を３００ｎｍとし、傾斜角θ２を約３１゜として実際に配向膜を成膜した場合に得られたチルト角は約４゜となった。
【００４７】
液晶分子のチルト角は、上述したように配向膜２１の表面形状を制御することにより制御され、すなわち下地膜３１の傾斜面３１ａの傾斜角θ２、スパッタ粒子の入射角θ１（この入射角は前記成膜条件によって規定される）を制御することによって制御される。このため、ある傾斜角θ２の傾斜面３１ａを有する下地膜３１に対して、基板９の配置位置を調整しながら投入パワーや成膜圧力を変えて実際に成膜を行い、形成された配向膜２１を有する基板９間に液晶を封入して液晶パネルを形成し、液晶分子のチルト角を測定する作業を繰り返し行って、最終的に所望のチルト角を付与できる配向膜が得られる成膜条件（すなわち、基板９の配置位置（ターゲット５と基板９との位置関係）、投入パワーおよび成膜圧力）を決定する。そして、このように最適化された成膜条件に従ってスパッタリング（配向膜形成工程）を実施することにより、液晶分子に所望のチルト角を与える配向膜２１を形成することができる。
【００４８】
以上のようにして形成された配向膜２１は、無機物であるＩＴＯ  で構成されているため、従来の有機物で構成した配向膜に比べ、耐熱性の高い配向膜とすることができる。
【００４９】
図７は、本発明の配向膜形成方法により形成された配向膜を有するＴＦＴパネルの信頼性試験の結果を示す図である。この信頼性試験は、基板間に封入される液晶の比抵抗を長時間に渡り計測したもので、横軸に評価時間、縦軸に液晶の比抵抗を取って示している。
図７において、実線が有機物で構成された配向膜を有するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）パネルの場合、点線が本発明の配向膜形成方法により形成された無機物（ここでは、ＳｉＯ２）で構成された配向膜を有するＴＦＴパネルの場合を示している。なお、液晶の比抵抗は、液晶分子のプレチルト角が崩れて液晶分子が基板９間に垂直に立った状態となった場合は小さくなるものである。従って、図７より、本発明による無機物で構成された配向膜を有するＴＦＴパネルの耐久時間が約９５０時間、従来の有機物配向膜によるＴＦＴパネルの耐久時間が約４００時間であることが示され、本発明による無機物の配向膜を用いることにより、信頼性が２倍以上に向上して長期間に渡って安定的に使用できる液晶パネルが得られることが確認できる。
【００５０】
このように、本実施の形態１によれば、基板９上に配向膜２１を形成するに先だって、互いに平行な複数のグルーブ４０を有する下地膜３１を基板９上に形成しておくことにより、その複数のグルーブ４０により規定される複数の傾斜面３１ａの形状がその上に成膜される膜に伝達され、所望のチルト角を確実に付与することのできる配向膜を安定的に製造することが可能となる。また、この配向膜はスパッタリングにより無機材料を成膜することで構成されるため、信頼性の高い配向膜を量産性良く形成することが可能である。
【００５１】
また、下地膜３１に形成する各グルーブ４０の断面形状を略直角三角形状として傾斜面３１ａに連続する面が垂直面３１ｂとなるようにしたため、液晶分子を傾斜面３１ａに沿う方向に確実に配向させることが可能である。
【００５２】
また、本実施の形態１では、互いに平行な複数のグルーブ４０を有する下地膜３１を形成するに際し、露光マスクを用いたフォトリソグラフィにより形成する場合を例に説明したが、これに限られたものではなく、レーザービームを用いた方法でもよい。すなわち、透明膜３０上にフォトレジスト層３２を形成し、前記フォトレジスト層３２にレーザービームにより前記複数のグルーブ４０に応じたパターンを露光、現像して、前記パターンを形成し、そして、エッチングを行って前記フォトレジスト層３２の前記パターンを前記透明膜３０に転写することにより形成するようにしてもよい。その他、プレス型を用いたスタンピングにより形成するようにしてもよい。
【００５３】
実施の形態２．
実施の形態２は、図３に示した配向膜形成装置に更に以下に詳述する遮蔽板が設けられた次の図に示す配向膜形成装置を用いて配向膜形成工程を実施するようにしたものである。
【００５４】
図８は、本実施の形態２の配向膜形成工程で用いる配向膜形成装置を示す図、図９は本実施の形態２の詳細説明図で、ターゲット５から放出されたスパッタ粒子が基板９に向かう様子を模式的に示した図である。なお、図９において上部側ターゲット５については図示省略している。また、図８および図９において図３と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００５５】
上記実施の形態１では、予め実験により求められた最適な条件に従ってスパッタリングを実施することにより、最終的に所望のチルト角を付与できる配向膜が形成されるようにスパッタ粒子を下地膜３１上に入射させるとしているが、実際には、上記成膜条件でスパッタリングを実施しても、入射角の制御が不十分な場合がある。そこで、本実施の形態２では、ターゲット５と基板９との間に、開口２５ａを有する遮蔽板２５を設け、ターゲット５から放出されるスパッタ粒子の基板９への入射角を規制する。かかる構成により、ターゲット５から放出されて基板９へと向かうスパッタ粒子２６ａ〜２６ｇのうち、ターゲット５の基端側端部から放出されて一方向の方向性を有するスパッタ粒子群２７ｂが開口２５ａを通過して基板９上の下地膜３１に堆積し、一方、その他の領域から放出されて各スパッタ粒子の方向性が混在するスパッタ粒子群２７ａが遮断される。これにより、基板９上の下地膜３１に入射するスパッタ粒子の入射角が規制され、所望のチルト角をより確実に付与することができる配向膜を形成することが可能となる。
【００５６】
また、一般的に下地膜３１表面におけるターゲット側端部は、それ以外の表面領域に比べてターゲット５から放出されたスパッタ粒子が多く到達することから膜厚が厚くなるが、遮蔽板２５の開口形状を工夫することにより膜厚分布のばらつきを補正することも可能となる。
【００５７】
このように、本実施の形態２によれば、上記実施の形態１とほぼ同様の作用効果が得られるとともに、スリット２５により、所望の配向膜形成に不要なスパッタ粒子が遮断されるので、所望のチルト角をより確実に付与することができる配向膜をさらに安定的に形成することが可能となる。
【００５８】
また、本発明においては、配向膜２１をスパッタリングで成膜するようにしているので、従来の蒸着による方法に比べて成膜レートを格段に上昇でき、生産効率を高めることが可能となる。なお、このスパッタリングとしては、成膜レートが数十Å／ｓｅｃと高いことで知られる金属ターゲットによる反応性スパッタを用いているため、生産効率は非常に高いものとなる。
【００５９】
また、上記各実施の形態では、基板９をターゲット５の近傍で搬送しながらスパッタ粒子を基板９上に下地膜３１に堆積させて連続的に成膜を行ういわゆるインライン式の装置構成を採用しているため、量産性の良い配向膜形成が可能となる。
【００６０】
また、本発明の配向膜形成方法によれば、成膜終了時に、既に配向性を有する薄膜が形成されることになるため、従来のラビング処理等の配向処理が不要となる。よって、当然ながらラビングに伴うキズ、異物等の不良の発生が皆無となり、これにより高品質の配向膜を低コストで形成することが可能となる。
【００６１】
また、上記各実施の形態のように、配向膜２１を形成するに際し、対向ターゲット式スパッタリングを用いた場合には、基板９をターゲット５間のプラズマ領域の外に配置するため、荷電粒子（実施の形態１ではアルゴンイオン）の基板９表面への衝突を避けることができ、よって、基板９表面の損傷や、配向膜２１としての膜質悪化などの不都合が発生せず、良好な配向膜２１の形成が可能となる。
【００６２】
なお、上記各実施の形態では、スパッタ粒子を下地膜３１が形成された基板９に対して斜め方向から入射させるための方法として、対向ターゲット式スパッタリングを用いた場合を例示して説明したが、この方法に限られたものではなく、例えばイオンビームスパッタリングでも良く、基板９へのスパッタ粒子の入射方向を一方向に制御可能なスパッタ法を採用できる。
【００６３】
また、上記各実施の形態では、金属ターゲット５（本例ではシリコン）を用いて直流電源７によりプラズマを発生させ、不活性ガス（本例ではアルゴン）と酸素分子を有するガス中でスパッタを行う反応性スパッタの場合を例に説明したが、絶縁物ターゲットを用いて高周波電源によりプラズマを発生させ、不活性ガス中で行うスパッタ法を採用してもよい。
【００６４】
また、配向膜２１をＩＴＯ  で形成する場合を例に説明したが、他に例えばＳｉＯ２、Ａｌ３Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４で形成してもよく、これらのスパッタ膜形成に際しては、そのスパッタ膜に応じたターゲットおよびガスを採用して形成される。
【００６５】
なお、配向膜２１は、ＳｉＯ２等の酸化物や窒化物等の無機絶縁物を構成材料とする場合は膜厚が厚くなるほど静電容量が大きくなる。このため、膜厚が薄くなるように形成する必要があり、また、液晶層を挟む一対の基板それぞれに対して同じ膜厚となるように構成する必要がある。これに対し、本実施の形態のようにＩＴＯ  に代表される透明導電膜で配向膜を構成した場合には、静電容量を考慮しなくても良いため、このような寸法上の制限が厳しくなく、配向膜として好ましい。
【００６６】
なお、上記各実施の形態では、基板（ガラス基板）上に透明性材料（本例ではＳｉＯ２）を構成材料とする下地膜３１を形成し、その上に透明導電膜（本例ではＩＴＯ  ）で配向膜２１を形成する場合を例に説明したが、透明導電膜が形成された基板上に透明性材料で構成される下地膜を形成し、その上に透明導電膜で配向膜を形成するようにしてもよく、また、透明導電膜が形成された基板上に透明性材料で構成される下地膜を形成し、その上に無機絶縁物で配向膜を形成するようにしてもよい。また、基板（ガラス基板）自体に複数のグルーブを形成し、その上に透明導電膜で配向膜を形成するようにしてもよい。
【００６７】
以上のような利点を有する配向膜形成方法を液晶パネルの配向膜形成に際して利用することにより、量産性に優れ、価格面および信頼性の面で有効な液晶パネルを得ることができる。よって、この液晶パネルを、近年、低価格化および高輝度化が強く要望されている液晶プロジェクタに適用した場合にも同様に量産性に優れ、価格面および信頼性の面で優れた利点を有する液晶プロジェクタを提供することが可能となる。
【００６８】
図１０は、本発明の配向膜形成方法によって形成された配向膜を有する液晶パネルを組み込んだ液晶プロジェクタの光学系構成を示す概略平面図である。
【００６９】
図１０に示すように、液晶プロジェクタ２００は、例えばメタルハライドランプ等の高輝度ランプで構成される光源２１０と、光源２１０からの光を反射する反射鏡２２０と、反射鏡２２０からの反射光の照度分布を均一化し、かつ、偏光方向が揃った状態で液晶パネル２６０に入射させるための照明光学系２３０と、この照明光学系２３０から出射される光束Ｗを、赤、緑、青の各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂに分離すると共に赤色光束Ｒおよび緑色光束Ｇをそれぞれ対応する液晶パネル２６０に導く色光分離光学系２４０と、色光分離光学系２４０によって分離された各色光束のうち、光路の長い青色光束Ｂを対応する液晶パネル２６０に導くリレー光学系２５０と、本発明の配向膜形成方法によって形成された配向膜を有する液晶パネル２６０と、液晶パネル２６０から出射された各色光束を合成するクロスダイクロイックプリズム２７０と、合成された光束を投写面２８０上に拡大投写する投写レンズ２９０とを備えている。
【００７０】
照明光学系２３０は、第一レンズアレイ２３１と、第二レンズアレイ２３２と、偏光変換素子２３３と、重畳レンズ２３４とを備えており、光源２１０から発せられた光を第一レンズアレイ２３１によって複数の部分光束に分割し、その部分光束のそれぞれを第二レンズアレイ２３２および偏光変換素子２３３を介して重畳レンズ２３４に入射させ、入射された複数の部分光束のそれぞれを、重畳レンズ２３４によって液晶パネル２６０上に重畳して照射するもので、このように重畳照明することにより液晶パネル２６０を均一に照明するようにしたものである。
【００７１】
色光分離光学系２４０は、青緑反射ダイクロイックミラー２４１と緑反射ダイクロイックミラー２４２と、反射鏡２４３とを備えている。青緑反射ダイクロイックミラー２４１は、照明光学系２３０からの照明光の赤色光成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色成分とを反射する。透過した赤色光束Ｒは、反射鏡２４３で反射されて、対応する液晶パネルに達する。一方、青緑反射ダイクロイックミラー２４１で反射された青色光束Ｂと緑色光束Ｇのうち、緑色光束Ｇは緑反射ダイクロイックミラー２４２によって反射され、対応する液晶パネルに達する。一方、青色光束Ｂは、緑反射ダイクロイックミラー２４２も透過してリレー光学系２５０へと入射する。
【００７２】
リレー光学系２５０は、青色光束Ｂを対応する液晶パネル２６０に導く光路中に設けられ、青色光束Ｂをその強度を維持したまま液晶パネル２６０まで導くものであり、第二リレーレンズ２５３に集光する第一リレーレンズ２５１と、反射鏡２５２と、第二リレーレンズ２５３と、反射鏡２５４と、コンデンサーレンズ２５５とを備えている。
【００７３】
３枚の液晶パネル２６０は、入射した光を、与えられた画像情報（画像信号）に従ってそれぞれの色光を変調し、それぞれの色成分の画像を形成する光変調手段としての機能を有するもので、いわゆる電気光学装置に相当するものである。なお、これら３つの液晶パネル２６０の入射側と出射側には図示しない偏光板が設けられており、所定の偏光光のみが液晶パネル２６０の入射側の偏光板を透過し、変調される。
【００７４】
変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム２７０に入射して合成され、合成された光は投写レンズ２９０によって投写面２８０上に投写される。
【００７５】
このように構成された液晶プロジェクタ２００においては、本発明の配向膜形成方法によって形成された配向膜を用いた液晶パネル２６０が備えられているため、高温化に起因する性能低下、投写画像の画質悪化を防止でき、良好な投写画像を提供できる信頼性の高い液晶プロジェクタとすることができる。
【００７６】
また、このような液晶プロジェクタの他、本発明の配向膜形成方法により形成した配向膜を用いた液晶パネルを有する電子機器も同様に、高温化に起因する性能低下、表示画像の画質悪化を防止することができ、良好な画像表示が行える信頼性の高い電子機器とすることができる。ここで言う電子機器とは、例えばノート型パソコンや、デスクトップ型パソコンのディスプレイの他、ＰＤＡなどの携帯情報端末などが該当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】下地膜形成工程の説明図。
【図２】下地膜が形成された基板を示す斜視図。
【図３】実施の形態１の配向膜形成工程で用いる装置を示す図。
【図４】スパッタ粒子の放出分布を示す図。
【図５】実施の形態１の配向膜形成工程の説明図。
【図６】本発明の配向膜による液晶分子の配向状態を示す模式図。
【図７】ＴＦＴパネルの信頼性試験結果を示す図。
【図８】実施の形態２の配向膜形成工程で用いる装置を示す図。
【図９】実施の形態２の詳細説明図。
【図１０】本発明の配向膜を備えた液晶プロジェクタの構成図。
【符号の説明】
１  配向膜形成装置、５  ターゲット、９  基板、２１  配向膜、２１ａ，２１ｂ  スパッタ粒子、２５  遮蔽板、２５ａ  開口、３０  透明膜、３１  下地膜、３１ａ  傾斜面、３２  フォトレジスト層、４０  グルーブ
【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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