(57)【要約】【課題】  斜方蒸着配向膜により垂直配向液晶を配向制御する場合において、画素間溝の構造に起因する配向不良、配向むらを抑制し、良好な画質を実現する。【解決手段】  反射型画素電極４２の上面全体および画素間溝の底面全体に垂直蒸着膜４３Ａが蒸着形成され、その垂直蒸着膜４３Ａを介して、反射型画素電極４２の上面全体および隣接する画素間溝５０の一部の領域に、画素電極基板４０の基板面に対して斜め方向から斜方蒸着配向膜４３Ｂが蒸着形成されている。画素間溝における斜方蒸着配向膜４３Ｂが形成されていない領域では、垂直蒸着膜４３Ａによって液晶が垂直方向に配向される。これにより、画素間溝の構造に起因する配向不良、配向むらが抑制される。【選択図】      図１
2005077900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素電極基板と透明電極基板とが垂直配向液晶を介して互いに対向配置された反射型液晶表示素子であって、
前記画素電極基板の前記透明電極基板に対向する面側に、少なくとも、
複数の反射型の画素電極と、
前記画素電極の上面全体および隣接する前記画素電極間の溝部の底面全体に、前記画素電極基板の基板面に対して垂直方向から蒸着形成された垂直蒸着膜と、
前記垂直蒸着膜を介して、前記画素電極の上面全体および隣接する前記画素電極間の溝部の一部に、前記画素電極基板の基板面に対して斜め方向から蒸着形成された斜方蒸着配向膜と
が順に積層形成されている
ことを特徴とする反射型液晶表示素子。
【請求項２】
前記垂直蒸着膜および前記斜方蒸着配向膜は、酸化珪素による蒸着膜である
ことを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示素子。
【請求項３】
前記画素電極の上面全体および隣接する前記画素電極間の溝部分全体に、酸化物もしくは窒化物による膜、またはそれらの積層膜がさらに積層形成され、その上に、前記垂直蒸着膜および前記斜方蒸着配向膜が積層形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示素子。
【請求項４】
反射型液晶表示素子を備え、この反射型液晶表示素子によって変調された光を用いて映像表示を行う液晶表示装置であって、
前記反射型液晶表示素子が、
画素電極基板と、
前記画素電極基板に対向するように配置された透明電極基板と、
前記画素電極基板と前記透明電極基板との間に注入された垂直配向液晶と
を備え、
前記画素電極基板の前記透明電極基板に対向する面側に、少なくとも、
複数の反射型の画素電極と、
前記画素電極の上面全体および隣接する前記画素電極間の溝部の底面全体に、前記画素電極基板の基板面に対して垂直方向から蒸着形成された垂直蒸着膜と、
前記垂直蒸着膜を介して、前記画素電極の上面全体および隣接する前記画素電極間の溝部の一部に、前記画素電極基板の基板面に対して斜め方向から蒸着形成された斜方蒸着配向膜と
が順に積層形成されている
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
光源と、
前記光源から発せられ、前記反射型液晶表示素子によって変調された光をスクリーンに投射する投射手段と
を備え、
反射型液晶プロジェクタとして構成されている
ことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
複数の反射型の画素電極を有する画素電極基板と透明電極を有する透明電極基板とが垂直配向液晶を介して互いに対向配置された反射型液晶表示素子を製造する方法であって、
前記画素電極基板の前記透明電極基板に対向する面側において、前記画素電極の上面および隣接する前記画素電極間の溝部分に、前記画素電極基板の基板面に対して垂直方向から垂直蒸着膜を蒸着形成する工程と、
前記垂直蒸着膜を形成した後、前記垂直蒸着膜を介して、前記画素電極の上面および隣接する前記画素電極間の溝部分に、前記画素電極基板の基板面に対して斜め方向から斜方蒸着配向膜を蒸着形成する工程と
を含むことを特徴とする反射型液晶表示素子の製造方法。
【請求項７】
前記画素電極基板の基板面の法線方向と蒸着源からの蒸着物質の入射方向とを一致させ、真空状態で前記垂直蒸着膜の形成を行い、その後、真空状態を維持した状態で、前記基板面の法線方向が前記蒸着物質の入射方向に対して所定の角度となるように前記画素電極基板を傾けることで、前記基板面に対して斜め方向から前記斜方蒸着配向膜を蒸着形成する
ことを特徴とする請求項６に記載の反射型液晶表示素子の製造方法。
【請求項８】
前記垂直蒸着膜および前記斜方蒸着配向膜は、酸化珪素による蒸着膜である
ことを特徴とする請求項６に記載の反射型液晶表示素子の製造方法。
【請求項９】
前記画素電極基板の前記透明電極基板に対向する面側において、前記画素電極の上面および隣接する前記画素電極間の溝部分全体に、酸化物もしくは窒化物による膜、またはそれらの積層膜を積層形成する工程をさらに含み、
それにより形成された膜の上に、前記垂直蒸着膜および前記斜方蒸着配向膜を積層形成する
ことを特徴とする請求項６に記載の反射型液晶表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型の画素電極を有する反射型液晶表示素子およびその製造方法、ならびにその反射型液晶表示素子を利用して映像表示を行う反射型液晶プロジェクタ等の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクションディスプレイの高精細化、小型化、および高輝度化が進むにつれて、そのディスプレイデバイスとして、小型、高精細が可能で高い光利用効率が期待できる反射型デバイスが注目され実用化されている。反射型デバイスとしては、対向配置された一対の基板間に液晶を注入したアクティブ型の反射型液晶表示素子が知られている。この場合、一対の基板としては、一方が、ガラス基板上に透明電極が積層形成された透明電極基板、もう一方が、例えばＣＭＯＳ（Complementary-Metal Oxide Semiconductor）型の半導体回路からなるシリコン（Ｓｉ）基板を活用した駆動素子基板が用いられている。駆動素子基板の上には、光の反射と液晶への電圧印加を行うための、金属の反射型の画素電極が配置され、これにより全体として画素電極基板を構成している。反射型の画素電極は、一般にはＬＳＩ（Large Scale Integrated）プロセスで用いられている、アルミニウムを主成分とした金属材料で構成されている。
【０００３】
このような反射型液晶表示素子では、透明電極基板上に設けられた透明電極と駆動素子基板上に設けられた反射型の画素電極とに電圧を加えることで、液晶に対して電圧が印加される。このとき、液晶はそれらの電極間の電位差に応じて光学的な特性が変化し、入射した光を変調させる。この変調により階調表現が可能となり、映像表示が行われる。
【０００４】
このような反射型液晶表示素子のうち、特に、垂直配向液晶を注入したアクティブ型の反射型液晶表示デバイスは、コントラストが高く、応答速度も速いため、プロジェクションデバイスとして近年注目されている。ここでいう、「垂直配向液晶材料」とは、負の誘電異方性（液晶分子の長軸に平行な誘電率ε（‖）と垂直な誘電率ε（⊥）との差Δε（＝ε（‖）―ε（⊥））が負）を有する液晶材料であり、印加電圧がゼロの時に基板面にほぼ垂直に液晶分子が配向し、ノーマリ・ブラックモードの表示を与えるものである。
【０００５】
垂直配向液晶は、その分子長軸が、印加電圧がゼロの時にほぼ各基板面に対して垂直方向に配向し、電圧を印加すると面内に傾くことで透過率が変化するものである。駆動時に液晶分子の傾斜する方向が一様でないと明暗のむらが生じてしまうため、これを避けるために、あらかじめわずかなプレティルト角を一定方向に与えて垂直配向させる必要がある。その方向は画素電極の対角方向（４５°方向）である。プレティルト角があまり大きいと垂直配向性が劣化し、黒レベルが上昇してコントラストを低下させる。従って、一般には基板面の法線方向に対して、画素電極の対角方向に１°〜５°くらいの間でプレティルト角を制御する。
【０００６】
垂直配向液晶材料の配向方法には、ポリイミドに代表される有機配向膜を用い、これをラビングして配向制御する方法と、酸化珪素に代表される無機配向膜を用い斜方蒸着法にて配向制御する方法の２種類がある。昨今では、プロジェクタの高輝度化を実現するため、照明ランプのパワーを上げ表示パネルにかなり高強度の光を照射する傾向にあり、このため前者の有機系の配向膜は光により劣化することが問題になってきている。
【０００７】
一方、後者の酸化珪素からなる斜方蒸着膜は無機材料であるためポリイミドのような光による劣化がなく、高い信頼性を実現できることから注目されている。酸化珪素の斜方蒸着膜で配向膜を形成する場合、プレティルト角の制御は、斜方蒸着時の基板への蒸着粒子の入射角度を変えることによりコントロールする。通常、その実用的な角度は基板法線方向に対して、４５°〜６５°くらいである。
【０００８】
斜方蒸着法により配向膜を形成する従来技術としては、例えば以下の文献記載のものがある。
【特許文献１】特開２００１−５００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、一般に垂直配向液晶材料は配向制御が難しく、駆動素子基板側において反射型画素電極による段差構造や画素電極間の溝がある場合、その段差形状を起因とした配向欠陥が画素電極周辺に発生する。この配向欠陥は、表示面内における特性均一性の低下、黒レベルの上昇（黒浮き）、およびディスクリネーション欠陥による画質劣化などを誘発する。特にシリコン駆動素子を用いた反射型液晶表示素子においては、一般に画素ピッチが１０μｍ以下と小さいため、数十μｍ以上の画素ピッチの大きな直視型の液晶デバイスに比べ、画素周辺の欠陥領域が画質に影響を与えやすいことと、また透過型の液晶表示素子のようにブラックマトリクスで隠すことができないことから、その配向不良領域を極力低減あるいは皆無にすることが、実用上求められる基本要件である。
【００１０】
以下、画素電極構造に起因する従来の反射型液晶表示素子の問題点を具体的に説明する。図９（Ａ），（Ｂ）に示したように、反射型画素電極１１１は、シリコン駆動素子基板１１０の上にマトリクス状に配置されている。反射型画素電極１１１の大きさおよび形状は、例えば８．４μｍ角の正方形状である。反射型画素電極１１１は、隣接する画素同士が電気的にショートしないよう、所定距離の画素間スペースＷ１が設けられて配置される。この画素間スペースＷ１を、例えば０．６μｍ取ったとすると、画素ピッチＷ２は９μｍとなる。一般に、画素ピッチＷ２は、７μｍ〜１５μｍ、画素間スペースＷ１は、０．３μｍ〜０．７μｍくらいである。また、画素電極の厚さは、１５０ｎｍ〜２５０ｎｍくらいである。
【００１１】
反射型画素電極１１１が、このような形状を有しているため、隣り合う画素電極間には、窪みのような形状を有する部分（以下、画素間溝と呼ぶ。）が必ず形成される。この画素間溝は、図９（Ｂ）に示した断面内でみると、例えば、高さ１５０ｎｍ、横６００ｎｍのアスペクト比を持つような大きさの溝となる。
【００１２】
図１０および図１１は、図９（Ａ），（Ｂ）に示した画素構造上に従来の方法により斜方蒸着で酸化珪素の配向膜１１２を形成した状態、およびそれによる垂直配向液晶１１３の配向状態を模式的に示している。図１０および図１１において、矢印１３０は、その蒸着方向を示している。配向膜１１２は、反射型画素電極１１１の対角方向側（図１１参照）から、基板面の法線方向に対して例えば５５°の入射角θ（図１０参照）で、斜め方向から基板に蒸着される。
【００１３】
このような斜方蒸着を行った場合、図１０に示したように、入射方向に背を向けた反射型画素電極１１１の側面付近（図の領域１２１付近）は、影になるため、配向膜１１２が付着せず膜が形成されない。一方、反対側の側面付近には図１０のようにＬ字模様に配向膜１１２が形成される。このように、画素間溝の底面および反射型画素電極１１１の側面には、配向膜１１２が形成されない領域１２１が存在する。
【００１４】
プレティルトをつける配向方向は画素の対角方向であるが、図１１では、その場合に、配向膜１１２が形成される部分と形成されない部分１２１とを平面的に模式的に示している。反射型画素電極１１１の厚さが厚くなり、また画素間スペースＷ１がより狭くなると、画素間溝の底面には膜が付かず、片側の側面にのみ形成されるようになる。いずれにしても、従来の配向膜の一般的な形成手法では、画素間溝の両側の側面は、膜構造的に非対称になってしまうことは避けられない。
【００１５】
このように、特に画素間溝の底面に配向膜１１２が形成されない領域があるため、その部分で液晶１１３の配向制御ができなくなり、そのため配向乱れが起こって、配向むら等の画質劣化や信頼性の劣化などを招くという問題が生ずる。すなわち、図１０に示したように、反射型画素電極１１１の表面には、配向膜１１２が形成され、それによってプレティルト方向に液晶分子の長軸がそろうようにおおむね良好に配向している。一方、画素間溝の部分には、特に、底面に配向膜１１２が形成されない領域１２１ができるため、液晶分子を垂直に配向する規制力が働かずに配向の乱れた領域１２０が生じる。これは画素電極周辺にも影響し、結果として画素電極面上は垂直配向しているものの、画素電極周辺から画素間溝にかけては不均一な配向不良の状態になる。これにより、画素電極周辺から画素間溝にかけていわゆる配向むらが発生し、画質の劣化を誘発する。蒸着角度は、通常、基板の法線方向に対して４５°〜６５°の範囲で選ばれるが、一般に画素間溝の深さが深いほど、画素間溝の底辺に配向膜１１２が付かない領域が増すため、影響が大きい。以上の現象は、配向膜１１２として酸化珪素のような無機材料の斜め蒸着膜を用いた場合において、特に発生しやすい。
【００１６】
一方、ポリイミドのような有機系配向膜では、上記のような配向膜１１２が付かないことによる問題は発生しない。これは、有機系配向膜では、スピンコート等の手法により、溶媒形状の材料を画素基板面全体に覆う形で作成するため、画素間溝も平均的にオーバコートされるためである。
【００１７】
このような斜め蒸着膜における問題点を防ぐための方法として、上記特許文献１には、まず画素電極の一方の辺に沿って基板面の法線から７０°の角度で斜方蒸着して、その辺に沿った画素間溝の底面部（Ａとする）に第１配向膜を形成し、その後、基板を面内で９０°回転し同様な斜方蒸着によってもう一方の辺に沿った画素間溝の底面部（Ｂとする）に第２配向膜を成膜するという提案がなされている。
【００１８】
特許文献１記載の技術は、基板面内の異なる入射方向から第１配向膜と第２配向膜との２回の斜方蒸着を行う方法、およびそれら面内で蒸着方向を変えるための面内基板回転機構に関する技術である。この技術により、画素間溝の底面部分には確かに配向膜が成膜される。しかしながら、第１配向膜と第２配向膜との成膜は入射面内の角度が異なる（実施例では９０°異なる）ため、上記底面部Ａと底面部Ｂの部分では液晶のプレティルト方向が異なり電圧印加をした際の液晶分子の倒れる方向が異なることになる。
【００１９】
すなわち、画素電極面上には第２配向膜が成膜されるため、大半の液晶は画素溝部Ｂを含め第２配向膜で規定される方向に倒れるが、第１配向膜が形成されている画素溝部Ａは、この方向と異なる方向に倒れるため、この境の部分、画素溝部Ａの付近に局所的に周りとは配向方向が異なる部分ができる。これはわずかではあるが周期的な配向むらのように見える。また、この手法は上記のように、画素電極の辺に沿って蒸着し、かつ面内で９０°回転して２回蒸着を行わないと厳密にはすべての画素間溝に配向膜が形成されない。
【００２０】
一般に反射型液晶表示素子では、偏光分離素子として、ＰＢＳ（Polarization Beam Splitter）が用いられるが、これを用いてクロスニコル配置で偏光分離する際、最も高い透過率が得られる垂直液晶の配向方向は、画素の対角、すなわち４５°方向である。このため、上記特許文献１における画素の辺に沿った配向ではＰＢＳを用いた偏光分離光学系を組むことができず、特にプロジェクション表示装置としての実用性に乏しい。これを逃れるために第２の配向膜を画素の対角方向の条件で成膜すると、原理的に第１配向膜をどの方向から成膜しても、画素間溝を完全に覆うことのできない部分が存在し、効果が発揮されない。従って、上記特許文献１記載の技術は、必ずしも実用的に有効とは言い難い。
【００２１】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、斜方蒸着配向膜により垂直配向液晶を配向制御する場合において、画素間溝の構造に起因する配向不良、配向むらを抑制し、良好な画質を実現することができる反射型液晶表示素子およびその製造方法、ならびに液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明による反射型液晶表示素子は、画素電極基板と透明電極基板とが垂直配向液晶を介して互いに対向配置された反射型液晶表示素子であって、画素電極基板の透明電極基板に対向する面側に、少なくとも、複数の反射型の画素電極と、画素電極の上面全体および隣接する画素電極間の溝部の底面全体に、画素電極基板の基板面に対して垂直方向から蒸着形成された垂直蒸着膜と、垂直蒸着膜を介して、画素電極の上面全体および隣接する画素電極間の溝部の一部に、画素電極基板の基板面に対して斜め方向から蒸着形成された斜方蒸着配向膜とが、順に積層形成されているものである。
【００２３】
本発明による液晶表示装置は、上記した本発明による反射型液晶表示素子によって変調された光を用いて映像表示を行うようにしたものである。
【００２４】
本発明による反射型液晶表示素子の製造方法は、複数の反射型の画素電極を有する画素電極基板と透明電極を有する透明電極基板とが垂直配向液晶を介して互いに対向配置された反射型液晶表示素子を製造する方法であって、画素電極基板の透明電極基板に対向する面側において、画素電極の上面および隣接する画素電極間の溝部分に、画素電極基板の基板面に対して垂直方向から垂直蒸着膜を蒸着形成する工程と、垂直蒸着膜を形成した後、垂直蒸着膜を介して、画素電極の上面および隣接する画素電極間の溝部分に、画素電極基板の基板面に対して斜め方向から斜方蒸着配向膜を蒸着形成する工程とを含むものである。
【００２５】
本発明による反射型液晶表示素子およびその製造方法、ならびに液晶表示装置において、垂直蒸着膜および斜方蒸着配向膜としては、例えば酸化珪素による蒸着膜が形成される。
【００２６】
本発明による反射型液晶表示素子および液晶表示装置では、画素電極の上面において、垂直蒸着膜を介して斜方蒸着配向膜が全体的に形成されていることにより、液晶分子が、電圧印加時にその蒸着方向（一般に画素対角４５°方向）に倒れるように、例えば１°〜５°くらいのわずかなプレティルト角をつけた状態で配向される。画素間溝では、斜方蒸着配向膜が形成されている領域については、同様にプレティルト角をつけた状態で液晶分子が配向される。一方、斜方蒸着配向膜が形成されていない領域については、液晶分子が垂直蒸着膜によって、基板面に対して完全に垂直方向に配向される。
【００２７】
従来では、画素間溝における斜方蒸着配向膜が形成されていない領域については、垂直性を有さない、配向の乱れた状態となっていたため、垂直配向している画素電極上の液晶の配向に悪影響を及ぼすのに対し、本発明では、その領域については、垂直蒸着膜によって液晶が垂直方向に配向されるため、画素電極上の液晶の垂直配向性にほとんど悪影響を及ぼさない。なお、垂直蒸着膜による液晶の配向と斜方蒸着配向膜による液晶の配向とでは、斜方蒸着配向膜による配向の方が、プレティルト角を持つ分、わずかに異なる。しかしながら、通常、プレティルト角は１°〜５°とわずかなので、事実上、それらの配向の違いは表示画質としてまったく認識されない。従って、本発明では、従来のような画素間溝周辺での配向不良が発生せず、表示領域全域に亘って安定的な垂直配向が実現される。これにより、良好な画質が実現される。
【００２８】
本発明による反射型液晶表示素子の製造方法では、画素電極基板の透明電極基板に対向する面側において、画素電極の上面および隣接する画素電極間の溝部分（画素間溝）に、画素電極基板の基板面に対して垂直方向から垂直蒸着膜が蒸着形成され、その後、基板面に対して斜め方向から斜方蒸着配向膜が蒸着形成される。垂直蒸着膜は、基板面に対して垂直方向から蒸着されるので、画素電極の上面全体および画素間溝の底面全体に形成される。斜方蒸着配向膜は、基板面に対して斜め方向から蒸着されるので、垂直蒸着膜を介して画素電極の上面全体と画素間溝の一部分に形成される。
【００２９】
従来の製造方法に対し、本発明により製造された反射型液晶表示素子では、画素間溝における斜方蒸着配向膜が形成されていない領域で、垂直蒸着膜によって液晶が垂直方向に配向されるため、画素電極上の液晶の垂直配向性にほとんど悪影響を及ぼさない。従って、本発明により製造された反射型液晶表示素子では、従来のような画素間溝周辺での配向不良が発生せず、表示領域全域に亘って安定的な垂直配向が実現され、これにより、良好な画質が実現される。
【００３０】
なお、本発明による反射型液晶表示素子の製造方法において、垂直蒸着膜と斜方蒸着配向膜との膜形成は、連続的に行うことが好ましい。「連続的」とは真空状態を破らず、連続して成膜するということを意味する。２つの膜を、別々の装置で成膜したり、あるいは一度真空状態を破ってから２つの目の膜を成膜する方法も可能ではあるが、その場合には、それらの膜の界面での水分吸着や不純物付着による特性の劣化や接合強度の低下に注意する必要がある。
【００３１】
従って、例えば、１台の蒸着装置内において、画素電極基板の基板面の法線方向と蒸着源からの蒸着物質の入射方向とを一致させ、真空状態で垂直蒸着膜の形成を行い、その後、真空状態を維持した状態で、基板面の法線方向が蒸着物質の入射方向に対して所定の角度となるように画素電極基板を傾けることで、基板面に対して斜め方向から連続的に斜方蒸着配向膜を蒸着形成することが望ましい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の反射型液晶表示素子および液晶表示装置によれば、画素電極の上面全体および隣接する画素電極間の溝部の底面全体に垂直蒸着膜が蒸着形成され、その垂直蒸着膜を介して、画素電極の上面全体および隣接する画素電極間の溝部の一部に、画素電極基板の基板面に対して斜め方向から斜方蒸着配向膜が蒸着形成されているので、隣接する画素電極間の溝部分における斜方蒸着配向膜が形成されていない領域では、垂直蒸着膜によって液晶が垂直方向に配向される。これにより、斜方蒸着配向膜により垂直配向液晶を配向制御する場合において、画素間溝の構造に起因する配向不良、配向むらを抑制し、良好な画質を実現することができる。
【００３３】
特に、本発明の液晶表示装置によれば、本発明の反射型液晶表示素子を用いて映像表示を行うようにしたので、良好な画質の映像表示を実現できる。
【００３４】
本発明の反射型液晶表示素子の製造方法によれば、画素電極基板の透明電極基板に対向する面側において、画素電極の上面および隣接する画素電極間の溝部分に、画素電極基板の基板面に対して垂直方向から垂直蒸着膜を蒸着形成し、その後、基板面に対して斜め方向から斜方蒸着配向膜を蒸着形成するようにしたので、垂直蒸着膜を、画素電極の上面全体および画素間溝の底面全体に形成することができると共に、斜方蒸着配向膜を、垂直蒸着膜を介して画素電極の上面全体と画素間溝の一部分に形成することができる。これにより、隣接する画素電極間の溝部分における斜方蒸着配向膜が形成されていない領域では、垂直蒸着膜によって液晶が垂直方向に配向されるような反射型液晶表示素子を製造できる。この製造方法によれば、斜方蒸着配向膜により垂直配向液晶を配向制御する場合において、画素間溝の構造に起因する配向不良、配向むらを抑制し、良好な画質を実現することができる反射型液晶表示素子を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３６】
＜反射型液晶表示素子の説明＞
図１は、本発明の一実施の形態に係る反射型液晶表示素子の全体構造を示している。この反射型液晶表示素子は、互いに対向配置された一対の透明電極基板３０および画素電極基板４０と、これらの基板間に注入された垂直配向液晶４５とを備えている。
【００３７】
透明電極基板３０は、ガラス基板３１と、このガラス基板３１の垂直配向液晶４５に接する面側（画素電極基板４０に対向する面側）に積層された透明電極３２とを備えている。透明電極３２の垂直配向液晶４５に接する面側にはさらに、斜方蒸着配向膜３３が全面的に積層されている。透明電極３２は、光の透過作用のある電極材料、一般に、酸化すず（ＳｎＯ2）と酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）との固溶体物質であるＩＴＯ(Indium Tin Oxide；インジウムすず酸化膜)が用いられる。透明電極３２には、全画素領域で共通の電位（例えば接地電位）が印加されるようになっている。
【００３８】
斜方蒸着配向膜３３としては、例えば二酸化珪素（ＳｉＯ2）に代表される酸化珪素の斜め蒸着膜が用いられる。この場合、斜め蒸着時の蒸着角度を変えることにより、垂直配向液晶４５のプレティルト角がコントロールされる。通常、蒸着角度θは基板法線方向に対して、４５°〜６５°程度である。
【００３９】
画素電極基板４０は、例えば単結晶のシリコン基板４１を有し、このシリコン基板４１の垂直配向液晶４５に接する面側（透明電極基板３０に対向する面側）に、反射型画素電極４２と、垂直蒸着膜４３Ａと、斜方蒸着配向膜４３Ｂとが順に積層形成されている。シリコン基板４１には、ＣＭＯＳやＮＭＯＳなどのトランジスタＴ１とキャパシタ（補助容量）Ｃ１とからなるアクティブ型の駆動回路が形成されている。
【００４０】
反射型画素電極４２は、シリコン基板４１上に複数、マトリクス状に配置形成されている。反射型画素電極４２は、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）に代表される金属膜で構成されている。反射型画素電極４２としてアルミニウム電極等の金属電極を用いた場合は、光の反射膜の機能と液晶に電圧を印加する電極として機能との両方を兼ねているが、さらに反射率を上げるために誘電体ミラーのような多層膜による反射層をアルミニウム電極等の上に形成しても良い。また、アルミニウム電極等の全面を保護する形で、酸化物あるいは窒化物の膜で覆うようにしても良い。
【００４１】
図３に、画素電極基板４０における画素間溝（隣接する画素電極間の溝部）５０付近の構造および垂直配向液晶４５の配向状態を模式的に示す。図３において、矢印８５は、斜方蒸着配向膜４３Ｂの蒸着方向を示している。垂直蒸着膜４３Ａは、画素電極基板４０の基板面に対して垂直方向から蒸着形成されたものであり、反射型画素電極４２の上面全体および画素間溝５０の底面全体に積層されている。斜方蒸着配向膜４３Ｂは、画素電極基板４０の基板面に対して斜め方向から蒸着形成されたものであり、垂直蒸着膜４３Ａを介して、反射型画素電極４２の上面全体および画素間溝５０の一部の領域５２に積層されている。この斜方蒸着配向膜４３Ｂの下層に垂直蒸着膜４３Ａが形成されている点が、本実施の形態の最大の特徴部分である。
【００４２】
垂直蒸着膜４３Ａおよび斜方蒸着配向膜４３Ｂとしては、透明電極基板３０側の斜方蒸着配向膜３３と同様、例えば二酸化珪素（ＳｉＯ2）に代表される酸化珪素による蒸着膜が用いられる。斜方蒸着配向膜４３Ｂの斜め蒸着時の蒸着角度を変えることにより、垂直配向液晶４５のプレティルト角がコントロールされる。通常、蒸着角度θは基板法線方向に対して、４５°〜６５°程度である。
【００４３】
この反射型液晶表示素子で用いられる垂直配向液晶４５は、その分子長軸が、印加電圧がゼロの時にほぼ各基板面に対して垂直方向に配向し、電圧を印加すると面内に傾くことで透過率が変化するものである。駆動時に液晶分子の傾斜する方向が一様でないと明暗のむらが生じてしまうため、これを避けるために、あらかじめわずかなプレティルト角を一定方向（一般にはデバイスの対角方向）に与えて垂直配向させる必要がある。プレティルト角があまり大きいと垂直配向性が劣化し、黒レベルが上昇してコントラストを低下させる。従って、斜方蒸着配向膜３３，４３Ｂにより、一般には１°〜５°くらいの間にプレティルト角が制御される。
【００４４】
図２は、この反射型液晶表示素子の駆動部の構成を示している。駆動部は、各画素内に形成される画素駆動回路６１と、表示領域６０の周辺に配置される、データドライバ６２および走査ドライバ６３等のロジック部とを備えている。データドライバ６２には、信号線６４を介して外部からの画像信号Ｄが入力される。画素駆動回路６１は、各反射型画素電極４２の下層に形成され、一般にスイッチングトランジスタＴ１と液晶に電圧を供給する補助容量Ｃ１とを有して構成されている。トランジスタＴ１には、垂直配向液晶４５の駆動電圧に対応した耐圧が要求され、一般にロジック部よりも高い耐圧プロセスで作製される。
【００４５】
画素駆動回路６１において、列方向にはデータ線７１が複数配置され、行方向には走査線７２が複数位置されている。各データ線７１と各走査線７２との交差点が、１画素に対応している。各トランジスタＴ１のソース電極は、データ線７１に接続され、ゲート電極は、走査線７２に接続されている。各トランジスタＴ１のドレイン電極は、各反射型画素電極４２と補助容量Ｃ１とに接続されている。各データ線７１は、データドライバ６２に接続され、このデータドライバ６２から画像信号が供給される。各走査線７２は、走査ドライバ６３に接続され、走査ドライバ６３から走査信号が順次供給される。
【００４６】
次に、この反射型液晶表示素子の製造方法について説明する。なお、この反射型液晶表示素子の特徴部分は、画素電極基板４０における垂直蒸着膜４３Ａおよび斜方蒸着配向膜４３Ｂの構造にあるので、特に、これらの膜形成の方法を詳しく説明する。
【００４７】
図５（Ａ），（Ｂ）は、これらの膜形成に用いられる真空蒸着装置を示している。なお、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の真空蒸着装置を図のＸ１方向から見た状態を示している。画素電極基板４０として、シリコン基板４１上に反射型画素電極４２が形成されたものを洗浄後、真空蒸着装置８０に導入する。なお、反射型画素電極４２は、例えば半導体プロセスにおいて、シリコン基板４１上に例えばアルミニウム等の金属膜を成膜した後、フォトリソグラフィ技術を用いて正方状に電極加工することにより形成される。
【００４８】
真空蒸着装置８０としては、基板の法線に対する蒸着粒子８３の入射方向を変えることができるよう、例えば基板回転機構を有するものを用いる。真空蒸着装置８０の内部は、膜形成時には真空状態に保たれる。このような基板回転機構を有する真空蒸着装置８０内において、まず、画素電極基板４０の基板面の法線方向と蒸着源８１からの蒸着粒子８３の入射方向とを一致させ（第１の蒸着位置）、基板面に対し垂直方向から垂直蒸着膜４３Ａの形成を行う。蒸着粒子８３としては、例えば酸化珪素を用いる。垂直蒸着膜４３Ａは、基板面に対し垂直方向から蒸着されるので、図３に示したように、反射型画素電極４２の上面全体および画素間溝５０の底面全体に形成される。
【００４９】
その後、真空状態を維持した状態で、基板面の法線方向が蒸着粒子８３の入射方向に対して所定の角度θとなるように、画素電極基板４０を角度θ回転させて傾けることで（第２の蒸着位置）、基板面に対して斜め方向から斜方蒸着配向膜４３Ｂを蒸着形成する。蒸着源８１は、垂直蒸着膜４３Ａの形成時と同じものを使用し、蒸着粒子８３として、垂直蒸着膜４３Ａと同様、例えば酸化珪素を用いる。このようにして、基板面の法線方向に対して例えば４５°〜６５°の入射角度θで斜方蒸着配向膜４３Ｂを斜方蒸着する。面内入射方向は、従来と同様（図１１参照）、画素の対角方向とし、液晶分子のプレティルト角度が１°〜５°くらいになるように設計する。斜方蒸着配向膜４３Ｂは、基板面に対して斜め方向から蒸着されるので、図３に示したように、垂直蒸着膜４３Ａを介して反射型画素電極４２の上面全体と画素間溝５０の一部の領域５２に形成される。画素間溝５０において、斜方蒸着配向膜４３Ｂが形成されていない領域５１では、垂直蒸着膜４３Ａが液晶に接することとなる。
【００５０】
以上のように、垂直蒸着膜４３Ａと斜方蒸着配向膜４３Ｂとの膜形成は、１台の真空蒸着装置８０内で連続的に行うことが好ましい。「連続的」とは真空状態を破らず、連続して成膜するということを意味する。２つの膜を、別々の装置で成膜したり、あるいは垂直蒸着膜４３Ａを形成後、一度真空状態を破ってから斜方蒸着配向膜４３Ｂを成膜する方法も可能ではあるが、その場合には、それらの膜の界面での水分吸着や不純物付着による特性の劣化や接合強度の低下に注意する必要がある。
【００５１】
図６に、以上の方法で実際に膜形成した膜構造の断面写真を示す。これは、反射型画素電極４２としてのアルミニウム電極の上に、酸化珪素からなる垂直蒸着膜と斜方蒸着膜とを形成したものである。真空状態を破らずに連続して成膜したため、垂直蒸着膜の表面には水分吸着等の問題が起こらず、膜の連続性が極めて良好な状態で斜方蒸着膜が形成されていることが分かる。
【００５２】
この手法によれば、図６に示すように、垂直蒸着膜から斜方蒸着膜まで一連の構造を持った膜が形成される。いうならば、この配向膜は、垂直下地膜と斜方蒸着膜とが一体になった酸化珪素配向膜といえ、従来の斜方蒸着膜のみの構成とはまったく異なるものである。
【００５３】
垂直蒸着膜４３Ａと斜方蒸着配向膜４３Ｂとの膜形成を連続的に行う場合、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように蒸着源８１と基板の設置位置との間にシャッタ８２を配置し、このシャッタ８２を図示しない基板回転機構と連動させて開閉させるようにすると良い。すなわち、まずシャッタ８２を開けた状態で垂直蒸着膜４３Ａの形成を行った後、シャッタ８２を閉じて一旦蒸着粒子８３を遮蔽する。その間に基板を基板回転機構によって回転させ、再びシャッタ８２を開け、斜方蒸着配向膜４３Ｂの形成を行う。このように、シャッタ８２などを用いて一旦蒸着粒子８３を遮蔽して斜方蒸着配向膜４３Ｂの形成を行うことが好ましいが、これに限らず、シャッタ８２を設けずに、垂直蒸着しながら途中で基板を回転させて連続的に斜方蒸着へと移行するような方法も可能である。
【００５４】
以上のような膜の製造方法により、反射型画素電極４２の上面には、垂直蒸着膜４３Ａを介して斜方蒸着配向膜４３Ｂが全体的に形成され、画素間溝５０については、垂直蒸着膜４３Ａを介して部分的に斜方蒸着配向膜４３Ｂが形成される。この膜構造により得られる作用、効果については後述する。
【００５５】
画素間溝５０部分に事前に成膜する垂直蒸着膜４３Ａの厚さは、あまりに薄いと良質な膜ができず垂直規制力が発生しないため最低１０ｎｍ以上あることが好ましい。上限に関してはあまりに厚いと成膜時間が長くなり膜質が劣化して実用性に乏しくなるので厚さは５００ｎｍ以下であることが好ましい。より好ましくは３０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さが実用上、特に適している。
【００５６】
ところで、以上では、反射型画素電極４２の上に直接、垂直蒸着膜４３Ａと斜方蒸着配向膜４３Ｂとが順に積層されている例について説明したが、反射型画素電極４２の上に他の膜が存在し、その膜の上に垂直蒸着膜４３Ａと斜方蒸着配向膜４３Ｂとが順に積層されている構造であっても良い。例えば、反射型画素電極４２としてアルミニウム電極を用いた場合、その表面は化学的に不安定なため、一般に酸化物もしくは窒化物から成るパッシベーション膜と称する保護膜で画素電極全体を覆う場合があるが、この場合にも本実施の形態による配向膜の構造は有効である。
【００５７】
図４は、このパッシベーション膜が積層された膜構造の例を示している。このパッシベーション膜４４は、例えばＬＳＩプロセスにおいて、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などの成膜技術で作成され、反射型画素電極４２の上面全体、ならびに画素間溝５０の側面、および底辺に亘って、全体にほぼ均一にオーバコートされる。このパッシベーション膜４４の上に、図３に示した膜構造と同様に、垂直蒸着膜４３Ａと斜方蒸着配向膜４３Ｂとが順に積層されていても良い。
【００５８】
その他にも、反射型画素電極４２の反射率をより向上させるために、酸化膜や窒化膜からなる屈折率の異なる膜の積層膜で誘電体ミラーを電極上に設ける場合があるが、この場合にも本実施の形態による配向膜の構造は有効である。
【００５９】
次に、以上のように構成された反射型液晶表示素子の作用、動作を説明する。
【００６０】
この反射型液晶表示素子では、透明電極基板３０側から入射し、垂直配向液晶４５を通過した入射光Ｌ１を、反射型画素電極４２の反射機能により反射させる。反射型画素電極４２において反射された光Ｌ１は、入射時とは逆方向に、垂直配向液晶４５および透明電極基板３０を通過して出射される。このとき、垂直配向液晶４５は、対向する電極間の電位差に応じて、その光学的な特性が変化し、通過する光Ｌ１を変調させる。この光変調により階調表現が可能となり、その変調された光Ｌ２が映像表示に利用される。
【００６１】
垂直配向液晶４５への電圧印加は、図２に示した画素駆動回路６１によって行われる。データドライバ６２は、信号線６４を介して入力された外部からの画像信号Ｄに応じて、データ線７１に画像信号を供給する。走査ドライバ６３は、所定のタイミングで各走査線７２に走査信号を順次供給する。これにより、走査線７２からの走査信号によって走査され、かつデータ線７１からの画像信号が印加された部分の画素が選択的に駆動される。
【００６２】
この反射型液晶表示素子では、反射型画素電極４２の上面に、図３に示したように、垂直蒸着膜４３Ａを介して斜方蒸着配向膜４３Ｂが全体的に形成され、画素間溝５０については、垂直蒸着膜４３Ａを介して部分的に斜方蒸着配向膜４３Ｂが形成されていることにより、以下の作用、効果が得られる。
【００６３】
例えば酸化珪素による蒸着膜の場合、その蒸着方向に液晶分子を配向させる性質があるので、垂直蒸着膜４３Ａに接している部分については、液晶分子が基板面に対して垂直に配向され、斜方蒸着配向膜４３Ｂに接している部分については、液晶分子が基板面に対して斜めにプレティルト角をつけた状態で配向される。
【００６４】
このため、図３に示したように、反射型画素電極４２の上面では、垂直蒸着膜４３Ａを介して斜方蒸着配向膜が全体的に形成されていることにより、液晶分子が、電圧印加時にその蒸着方向（一般に画素対角４５°方向）に倒れるように、例えば１°〜５°くらいのわずかなプレティルト角をつけた状態で配向される。画素間溝５０では、斜方蒸着配向膜４３Ｂが形成されている領域５２については、同様にプレティルト角をつけた状態で液晶分子が配向される。なお、斜方蒸着配向膜４３Ｂの下層に成膜された垂直蒸着膜４３Ａは、その上層の斜方蒸着配向膜４３Ｂには配向に関して影響せず、液晶に直接接している斜方蒸着配向膜４３Ｂで決まるプレティルト角が実現される。一方、斜方蒸着配向膜４３Ｂが形成されていない領域５１については、液晶分子が垂直蒸着膜４３Ａによって、基板面に対して完全に垂直方向に配向される。
【００６５】
従来の膜構造では、画素間溝５０における斜方蒸着配向膜４３Ｂが形成されていない領域５１については、図１０に示したように、垂直性を有さない、配向の乱れた状態となっていたため、垂直配向している反射型画素電極４２上の液晶の配向に悪影響を及ぼす。
【００６６】
これに対し、本実施の形態による膜構造では、その領域５１については、垂直蒸着膜４３Ａによって液晶が垂直方向に配向されるため、反射型画素電極４２上の液晶の垂直配向性にほとんど悪影響を及ぼさない。なお、垂直蒸着膜４３Ａによる液晶の配向と斜方蒸着配向膜４３Ｂによる液晶の配向とでは、斜方蒸着配向膜４３Ｂによる配向の方が、プレティルト角を持つ分、わずかに異なる。しかしながら、通常、プレティルト角は１°〜５°とわずかなので、事実上、それらの配向の違いは表示画質としてまったく認識できない。画素間溝５０部分の液晶は基板面に対して完全に垂直方向に配向しており、面内へ傾くことに対してエネルギー的に等価であるため、電圧印加で倒れる場合は画素面上に存在する液晶との相互作用で、垂直蒸着膜４３Ａ上の液晶分子も画素面上の液晶分子と同じ方向に倒れる。このため、結果として従来のデバイスのような配向不良はまったく見いだされない。この結果、本実施の形態では、液晶分子が全体的に均一に垂直配向した状態を安定して実現できる。このため、本実施の形態では、従来のような画素間溝周辺での配向不良が発生せず、表示領域全域に亘って安定的な垂直配向が実現される。これにより、良好な画質が実現される。
【００６７】
以上説明したように、本実施の形態に係る反射型液晶表示素子によれば、反射型画素電極４２の上面全体および画素間溝５０の底面全体に垂直蒸着膜４３Ａが蒸着形成され、その垂直蒸着膜４３Ａを介して、反射型画素電極４２の上面全体および隣接する画素間溝５０の一部の領域５２に、画素電極基板４０の基板面に対して斜め方向から斜方蒸着配向膜４３Ｂが蒸着形成されているので、画素間溝５０における斜方蒸着配向膜４３Ｂが形成されていない領域５１では、垂直蒸着膜４３Ａによって液晶が垂直方向に配向される。これにより、画素間溝５０の構造に起因する配向不良、配向むらを抑制し、良好な画質を実現することができる。
【００６８】
ここで、本実施の形態と上記特許文献１（特開２００１−５００３号公報）記載の技術との差異を説明する。
【００６９】
上記特許文献１記載の技術は、２回の蒸着によって画素間溝５０に酸化珪素の配向膜を形成する点では本実施の形態と共通点があるものの、基本的にはまったく異なる技術である。上記特許文献１記載の技術は、第１配向膜と第２配向膜とがいずれも斜方蒸着配向膜であること、および面内で基板を回転させて面内の入射角度を変えて成膜することを特徴としている。これに対して、本実施の形態では、第１の配向膜は斜方蒸着ではなく垂直方向から蒸着される垂直蒸着膜４３Ａでなければならない。これにより、配向膜の製造過程において、第１から第２の配向膜への移行は面内での入射方向を変えるのではなく、図５に示したように、基板法線からの入射方向を変える必要がある。このように、本実施の形態では、斜方蒸着配向膜４３Ｂの形成前に垂直蒸着膜４３Ａを形成するため、構造的にも、その製造方法の点でも上記特許文献１記載の技術とは異なる。
【００７０】
特に、本実施の形態では、第１の蒸着を基板面に斜めに蒸着するのではなく垂直方向に蒸着することにしているが、これは斜方状態で成膜すると、その方向にプレティルトがつき局所的なむらの要因になることと、画素溝部分全域を一度に効果的に成膜するためには垂直方向でなければできないからである。同じ酸化珪素材料であっても、垂直方向の蒸着と斜め方向からの蒸着で形成される膜は、図６に示すように、構造の形態がまったく異なり異質のものである。斜方蒸着膜は、一般に入射方向に傾いた柱状構造を形成する。
【００７１】
＜液晶表示装置の説明＞
次に、図１に示した構成の反射型液晶表示素子を使用した液晶表示装置の例について説明する。ここでは、図７に示したように、反射型液晶表示素子をライトバルブとして使用した反射型液晶プロジェクタの例について説明する。
【００７２】
図７に示した反射型液晶プロジェクタは、赤、緑および青の各色用の液晶ライトバルブ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを３枚用いてカラー画像表示を行う、いわゆる３板方式のものである。この反射型液晶プロジェクタは、光軸１０に沿って、光源１１と、ダイクロイックミラー１２，１３と、全反射ミラー１４とを備えている。この反射型液晶プロジェクタは、また、偏光ビームスプリッタ１５，１６，１７と、合成プリズム１８と、投射レンズ１９と、スクリーン２０とを備えている。
【００７３】
光源１１は、カラー画像表示に必要とされる、赤色光（Ｒ）、青色光（Ｂ）および緑色光（Ｇ）を含んだ白色光を発するものであり、例えばハロゲンランプ、メタルハライドランプまたはキセノンランプなどにより構成されている。
【００７４】
ダイクロイックミラー１２は、光源１１からの光を、青色光とその他の色光とに分離する機能を有している。ダイクロイックミラー１３は、ダイクロイックミラー１２を通過した光を、赤色光と緑色光とに分離する機能を有している。全反射ミラー１４は、ダイクロイックミラー１２によって分離された青色光を、偏光ビームスプリッタ１７に向けて反射するようになっている。
【００７５】
偏光ビームスプリッタ１５，１６，１７は、それぞれ、赤色光、緑色光および青色光の光路に沿って設けられている。これらの偏光ビームスプリッタ１５，１６，１７は、それぞれ、偏光分離面１５Ａ，１６Ａ，１７Ａを有し、この偏光分離面１５Ａ，１６Ａ，１７Ａにおいて、入射した各色光を互いに直交する２つの偏光成分に分離する機能を有している。偏光分離面１５Ａ，１６Ａ，１７Ａは、一方の偏光成分（例えばＳ偏光成分）を反射し、他方の偏光成分（例えばＰ偏光成分）は透過するようになっている。
【００７６】
液晶ライトバルブ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは、上述した構成の反射型液晶表示素子（図１）によって構成されている。これらの液晶ライトバルブ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂには、偏光ビームスプリッタ１５，１６，１７の偏光分離面１５Ａ，１６Ａ，１７Ａによって分離された所定の偏光成分（例えばＳ偏光成分）の色光が入射されるようになっている。液晶ライトバルブ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは、画像信号に基づいて与えられた駆動電圧に応じて駆動され、入射光を変調させると共に、その変調された光を偏光ビームスプリッタ１５，１６，１７に向けて反射する機能を有している。
【００７７】
合成プリズム１８は、液晶ライトバルブ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂから出射され、偏光ビームスプリッタ１５，１６，１７を通過した所定の偏光成分（例えばＰ偏光成分）の色光を、合成する機能を有している。投射レンズ１９は、合成プリズム１８から出射された合成光を、スクリーン２０に向けて投射する投射手段としての機能を有している。
【００７８】
以上のように構成された反射型液晶プロジェクタにおいて、光源１１から出射された白色光は、まず、ダイクロイックミラー１２の機能によって青色光とその他の色光（赤色光および緑色光）とに分離される。このうち青色光は、全反射ミラー１４の機能によって、偏光ビームスプリッタ１７に向けて反射される。一方、赤色光および緑色光は、ダイクロイックミラー１３の機能によって、さらに、赤色光と緑色光とに分離される。分離された赤色光および緑色光は、それぞれ、偏光ビームスプリッタ１５，１６に入射される。
【００７９】
偏光ビームスプリッタ１５，１６，１７は、入射した各色光を、偏光分離面１５Ａ，１６Ａ，１７Ａにおいて、互いに直交する２つの偏光成分に分離する。このとき、偏光分離面１５Ａ，１６Ａ，１７Ａは、一方の偏光成分（例えばＳ偏光成分）を液晶ライトバルブ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂに向けて反射する。
【００８０】
液晶ライトバルブ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは、画像信号に基づいて与えられた駆動電圧に応じて駆動され、入射した所定の偏光成分の色光を画素単位で変調させる。このとき、液晶ライトバルブ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは、図１に示した反射型液晶表示素子によって構成されているので、コントラストなどの特性や画質に関して、良好な特性を実現できる。
【００８１】
液晶ライトバルブ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは、変調した各色光を偏光ビームスプリッタ１５，１６，１７に向けて反射する。偏光ビームスプリッタ１５，１６，１７は、液晶ライトバルブ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂからの反射光（変調光）のうち、所定の偏光成分（例えばＰ偏光成分）のみを通過させ、合成プリズム１８に向けて出射する。合成プリズム１８は、偏光ビームスプリッタ１５，１６，１７を通過した所定の偏光成分の色光を合成し、投射レンズ１９に向けて出射する。投射レンズ１９は、合成プリズム１８から出射された合成光を、スクリーン２０に向けて投射する。これにより、スクリーン２０に、液晶ライトバルブ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂによって変調された光に応じた映像が投影され、所望の映像表示がなされる。
【００８２】
以上説明したように、本実施の形態に係る反射型液晶プロジェクタによれば、画素電極基板４０として、垂直蒸着膜４３Ａと斜方蒸着配向膜４３Ｂとが積層された構造（図３）を有する反射型液晶表示素子（図１）を、液晶ライトバルブ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂとして用いるようにしたので、高いコントラストと良好な画質で映像表示を実現できる。
【実施例】
【００８３】
次に、本実施の形態に係る反射型液晶表示素子の具体的な特性を実施例として示す。以下、実施例を説明する前に、まず、従来の反射型液晶表示素子の特性を比較例として示す。
【００８４】
［比較例１〜４］
以下、比較例１〜４について、まとめて説明する。比較例となる反射型液晶表示素子の試料を以下のように作製した。まず、透明電極が成膜されたガラス基板と反射型画素電極としてアルミニウム電極が形成されたシリコン駆動基板とを洗浄後、蒸着装置に導入し、配向膜として酸化珪素膜を、基板への蒸着角度５０〜５５°の範囲で斜め蒸着して形成した。配向膜の膜厚は５０ｎｍとした。液晶のプレティルト角は約２．５°になるように配向制御した。その後、配向膜が形成された各基板を対向配置して、その間に２μｍ径のガラスビーズを適当な数だけ散布して、張り合わせ、さらに、メルク社製の誘電異方性Δεが負の垂直液晶材料を注入し、これにより反射型液晶表示素子の試料を作製した。シリコン駆動基板上のアルミニウム電極の画素ピッチＷ２（図９参照）は、９μｍで、画素間の溝幅Ｗ１（図９参照）を、０．６μｍと０．３５μｍとの２種類を用意した（図８の比較例１，２）。また、アルミニウム電極の上に、画素電極を保護するためのＳｉＯ2系のパッシベーション膜を４５ｎｍの厚さでオーバコートしたものに関しても同様な方法で作製した（図８の比較例３，４）。
【００８５】
作製後、黒レベルでの液晶配向の状態を顕微鏡で観察した結果を、後述の実施例の結果と共に、図８にまとめて示す。すべての試料（比較例１〜４）で、反射型画素電極のエッジ周辺や画素間溝付近に、黒レベルが画素部分よりも高めで、明らかにその周辺と異なるむらを有する不均一な配向領域が出現した。この部分の液晶分子の配列を偏向顕微鏡の偏光軸を回転させて調べたところ、有効画素内では完全な垂直配向しているのに対して、画素間溝内の液晶は所望の垂直成分がほとんどなく、ランダム的な配向になっていることが分かった。また、各試料に電圧を印加して液晶を駆動したところ、画素上面は通常通り、電圧の大きさに伴って反射率が増加し白レベルになっていくのに対して、画素間溝付近は電圧をかなり掛ければ白レベルに達するものの、明らかに中間調電圧では反応が鈍く、このため中間調表示で、画素周辺が画素内と明るさが異なるようなむらが観測された。この傾向は、画素電極上にパッシベーション膜が有るか否かに関わらず、同様に観測された。
【００８６】
［実施例１〜４］
以下、実施例１〜４について、まとめて説明する。基本的に、画素電極上の配向膜以外については、上記比較例と同じ方法・仕様で、反射型液晶表示素子の試料を作製した。すなわち、透明電極が成膜されたガラス基板と反射型画素電極としてアルミニウム電極が形成されたシリコン駆動基板とを洗浄後、配向膜を以下に述べる方法で蒸着形成し、その後、それら一対の基板間に、メルク社製の誘電異方性Δεが負の垂直液晶材料を注入した反射型液晶表示素子を作製した。シリコン駆動基板の仕様も上記比較例と同じにし、画素ピッチＷ２は、９μｍで、画素間の溝幅Ｗ１を、０．６μｍと０．３５μｍとの２種類を用意した（図８の実施例１，２）。アルミニウム電極の上に、パッシベーション膜が設けられたものも同様に作製した（図８の実施例３，４）。
【００８７】
ただし、本実施例では、上記比較例とは異なり、画素電極上の配向膜の構造を図３または図４に対応する構造にした。配向膜の形成方法は次のとおりである。図５に示したように、蒸着粒子８３の入射する方向を変えることのできるような、基板回転機構を有する蒸着装置８０を用いて、洗浄したシリコン駆動基板を、蒸着装置８０に入れ、まず蒸着源８１から基板に蒸着粒子８３が垂直に入射するような配置で、酸化珪素膜を５０ｎｍの厚さで成膜した。その後、真空状態を破らず引き続き、基板を法線方向からθ＝５５°の角度となるように傾け、同じ蒸着源８１から同じ酸化珪素膜を斜方蒸着した。膜厚は５０ｎｍとした。
【００８８】
図６には代表で図８の実施例１の試料の膜構造について、その断面写真を示す。斜方蒸着膜では明らかな柱状構造が認められる。画素間溝には設計通り、酸化珪素の垂直蒸着膜が形成されていることが分かる。また画素電極面上では下地に垂直蒸着膜が存在しその上に引き続き柱状構造を有した斜方蒸着膜が連続的に形成されていることが分かる。
【００８９】
この画素構造を有する試料を用いて、上記比較例と同様な方法で、黒レベルでの液晶配向の状態を顕微鏡で観察した。図８にその観察結果を示す。本実施例では、すべての試料で画素エッジの周辺や画素間溝付近に、不均一な配向むら領域はまったく観測されなかった。この部分の液晶分子の配列を偏向顕微鏡の偏光軸を回転させて調べたところ、画素間溝内の液晶は完全に垂直配向していることが確認された。また、この試料に電圧を印加して液晶を駆動したところ、画素間溝であるか画素電極面上であるかに関係なく、均一に反応し中間調電圧においても輝度むらのない良好な表示画質が観測された。これは、画素電極上にパッシベーション保護膜が有るか否かに関わらず良好であった。
【００９０】
これらの実験において、画素間溝の幅を０．６μｍと０．３５μｍの２種類調べたが、これらは８７．１％と９２．４％の開口率に相当する。本実施例によれば、画素間溝の幅が０．３５μｍの場合においても、表示領域全面に渡って良好な垂直配向が得られるようになり、高い開口率、しいては高い反射率を実現できた。
【００９１】
なお、本発明は、以上の実施の形態および実施例に限定されず、さらに種々の変形実施が可能である。例えば、上記実施の形態では、プロジェクタとして３枚式のプロジェクタの例について説明したが、本発明は、単板式等、他の方式のプロジェクタにも広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る反射型液晶表示素子の全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る反射型液晶表示素子の駆動回路の構成を示す説明図である。
【図３】図１に示した反射型液晶表示素子の画素電極基板における画素間溝付近の構造および垂直配向液晶の配向状態を模式的に示した断面図である。
【図４】画素電極上にパッシベーション膜を設けた場合の画素電極基板の構成例を示す断面図である。
【図５】蒸着膜を形成するための装置の構成例を示す図である。
【図６】実際に作製した画素電極基板の膜構造の断面写真を示す図である。
【図７】図１に示した反射型液晶表示素子を使用して構成された液晶表示装置の一例を示す構成図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る反射型液晶表示素子と従来の反射型液晶表示素子とにおける配向不良の発生状況を観察した結果を示す図である。
【図９】従来の反射型液晶表示素子における画素電極基板側の構成を示す平面図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。
【図１０】従来の反射型液晶表示素子において生ずる配向不良の問題点について説明するための断面図である。
【図１１】従来の反射型液晶表示素子において生ずる配向不良の問題点について説明するための平面図である。
【符号の説明】
【００９３】
１１…光源、１９…投射レンズ、２０…スクリーン、２１…反射型液晶表示素子、２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ…液晶ライトバルブ、３０…透明電極基板、３２…透明電極層、３３，４３Ｂ…斜方蒸着配向膜、４０…画素電極基板、４１…シリコン基板、４２…反射型画素電極、４３Ａ…垂直蒸着膜、４４…パッシベーション膜、４５…垂直配向液晶、８０…真空蒸着装置、８１…蒸着源、８３…蒸着粒子。
【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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