[发明专利]液晶光学设备制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造液晶光学设备的工艺，更特别地，涉及用于制造具有无机配向膜(alignment film)的液晶光学设备的工艺。

背景技术

诸如液晶显示设备和液晶光阀之类的包含液晶的光学设备均基本上由彼此对向设置的一对基板和插入它们之间的液晶构成。对于设置在其中一个基板或这两个基板上的(一个或多个)电极施加电压，由此液晶分子的配向的状态改变，并且可以控制诸如双折射(双重折射)和旋光性(optical rotary power)之类的光学性能。

在基板中的至少之一上形成用于配向液晶分子的配向膜。当不施加电压时，液晶分子的方向被配向膜规制。作为形成配向膜的方法，通过涂敷而在基板上形成聚合物膜并沿一个方向摩擦其表面的摩擦方法是最典型的。此摩擦方法使得液晶分子能够均匀地与具有大面积的基板配向，因此适于在大面积基板上形成配向膜。在摩擦方法中使用最广泛的聚合物膜材料是聚酰亚胺。聚酰亚胺在通常的显示器中使用的环境中，对于光或温度变动具有高的耐久性。

但是，在被用作投影型显示器的光快门的液晶显示设备中，液晶暴露于强光下，因此高分子膜趋于劣化并且不能期望其具有高的耐久性。即使在化学方面比其它聚合物分子更加稳定的聚酰亚胺配向膜中，其化学结构也由于暴露于强光而被破坏，并且它不能经受长期使用。为了解决此问题，日本专利申请特开No.2000-284287提出了配备有材料与配向膜相同的光纤的液晶设备。日本专利申请特开No.2001-042335公开了使用具有0～3％的芳环浓度的聚酰亚胺以降低配向膜的吸收率的液晶显示设备。

除了这种聚合物膜摩擦方法以外，通过使用无机材料在基板表面上形成微结构以导致各向异性的方法也是公知的。典型类型的方法是所谓的倾斜淀积方法，在该倾斜淀积方法中，向基板倾斜着淀积一氧化硅或二氧化硅。日本专利申请特开No.2003-129228公开了一个例子，其中三面板型液晶投影仪由使用倾斜淀积膜的液晶光阀构成。

通过倾斜淀积形成的膜具有这样一种结构，其中，当在电子显微镜下观察时，直径为几纳米的细长晶体倾斜着在基板上聚集。柱体是一一可辨的，并且基本上沿层厚方向彼此相连。很显然，这种柱体是在形成膜的过程中沿高度方向均匀生长的柱体。以下，这种结构被称为柱体结构。

液晶分子的配向方向由柱体倾斜度控制。关于这种柱体的特性，诸如硅石之类的无机物比有机物具有更高的化学稳定性和更好的对于光的耐久性。因此，作为用于形成用于投影仪的液晶显示设备的配向膜的方法，正在重新认识倾斜真空淀积方法。

在倾斜淀积方法中，淀积的角度必须被精确设定，因此使淀积源尽可能小，使得可以基本上从单点放出淀积材料。因此，在要在宽的基板的整个表面上淀积真空淀积材料的情况下，接收淀积材料的基板的每个位置处出现飞行方向的不同，使得柱体的倾角和方向会分布于基板上。

图2A示出从点源发射粒子的倾斜淀积的情况。图2B示出用平行射束轰击基板的用于比较的情况。

只要可以实现如图2B所示的用平行射束的轰击，基板两端的入射角θ1和θ2就变得相等并且入射方位角也是恒定的。

但是，在通过使用淀积用点源来实施倾斜淀积的图2A和图2B所示的情况下，基板两端的入射角θ1和θ2分布于该范围内。在与图纸表面垂直的一条直线上，入射角度是恒定的，但是淀积射束飞来的方位角不同。

因此，在使用点源的淀积中，柱体的倾角(相对于基板的法线的角度)变得有分布。柱体的方位角也沿面内方向变得有分布。柱体的倾角和方位角直接确定液晶分子的配向，因此，它们的不均匀性引起基板面内配向不均匀性。这导致液晶分子的配向的基板面内分布。特别是当入射角大时，仅0.1°的入射角偏离就使得液晶分子到基板表面的角度(以下，称为“预倾角”)产生大的变化。

对于诸如投影型显示器的光阀之类的小尺寸液晶显示设备来说，通常在大面积基板上形成配向膜然后将其切成希望的尺寸。在这种情况下，由于在各单个设备中淀积角度应是恒定的，因此整个基板上的不均匀性在一定程度上会是可容忍的。但是，当其间形成配向膜的两个基板被接合在一起时，由于在基板端部附近出现上配向膜和下配向膜之间的淀积角度的差异并且这种差异根据位置而改变，因此存在使得在被分割了的液晶显示设备之间特性不均匀的困难。

这种不均匀特性会导致这样一种不便，即，当被用作投影型显示器的光阀时，光阀的光轴和电气响应对于各个设备而不同，并且必须对于各单个设备调整投影光学系统。

发明内容