JP2008020706A - マスク及び液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配向方向の異なる複数の配向領域を備える配向膜を容易に形成できるマスク及び液晶表示装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】照射光を透過する開口１６ａを有し、開口１６ａに重なり、照射光を一の偏光方向を有する偏光光に偏光する偏光部１９を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、マスク及び液晶表示装置の製造方法に関するものである。

従来から、明るい場所では外光を利用し、暗い場所ではバックライトなどの内部の光源を利用して表示を視認可能とした半透過反射型の液晶表示装置が利用されている。この半透過反射型の液晶表示装置では、反射型と透過型とを兼ね備えた表示方式を採用しており、周囲の明るさに応じて反射モードまたは透過モードのいずれかの表示方式に切り替えることにより、消費電力を低減しつつ周囲が暗い場合でも明瞭な表示が行えるようにしたものである。

ところで、このような半透過反射型の液晶表示装置では、１つのサブ画素領域内で透過表示を行う透過表示領域と反射表示を行う反射表示領域とが設けられているが、透過表示領域と反射表示領域とで電圧印加時と非印加時とにおける表示状態を一致させる必要がある。
そこで、透過表示領域と反射表示領域とで対応する領域に設けられた配向膜に対して異なる配向処理を施し、液晶分子の配向方向を異ならせることで各領域における表示状態を一致させる方法がある。このように、液晶分子を一定方向に均一に配向させる方法としては、配向膜にラビング処理を施す方法や、所定の波長の偏光光を照射することにより配向膜に偏光光の偏光方向に応じた配向を行う光配向処理を施す方法がある。
特開２００４−２８７３３６号公報

しかしながら、上記従来の配向膜の形成方法においても、以下の課題が残されている。すなわち、上述のように透過表示領域と反射表示領域とで異なる配向処理を施す場合など、光配向処理によって複数の配向領域に対して異なる配向処理を施すとき、偏光光の偏光方向及び照射領域を調整する必要がある。このため、配向方向の異なる複数の配向領域を有する配向膜を形成する工程を短縮化することが望まれている。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、配向方向の異なる複数の配向領域を備える配向膜を容易に形成できるマスク及び液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明にかかるマスクは、配向膜形成材料層に照射光を照射する光配向工程を備える液晶表示装置の製造方法に用いられるマスクであって、前記照射光を透過する開口と、該開口に重なり、前記照射光を一の偏光方向を有する偏光光に偏光する偏光部を備えることを特徴とする。

この発明では、照射光を偏光させる偏光部をマスクと一体化することで、マスクの開口領域とこの開口領域を透過する偏光光の偏光方向とのズレを抑制して、偏光光の照射位置と偏光方向とを精度よく調整できる。また、異なる偏光方向を有する偏光光を異なる照射領域に照射する際、開口形状が異なると共に他の偏光方向に変更させる偏光部を有する他のマスクを交換すればよく、偏光部をマスクから分離した場合と比較して交換作業に要する時間を短縮化できる。

また、本発明のマスクは、前記偏光部が、無機材料で構成されていることが好ましい。
この発明では、偏光部を無機材料で構成することで、偏光部の照射光に対する耐光性を向上させることができる。

また、本発明のマスクは、前記マスクの一方の側に、前記開口を規定する遮光パターンが設けられており、前記マスクの他方の側に、前記偏光部が設けられていることとしてもよい。
この発明では、一方に開口を規定する遮光パターンを設け、他方に偏光部を設けることで両者を一体化する。

また、本発明のマスクは、前記一方の側に、前記遮光パターンを保護する保護膜を保持する枠体が設けられていることが好ましい。
この発明では、保護膜を設けて塵などをこの上面に付着させることで、塵などの像が偏光光の照射領域に写り込むことを防止する。

また、本発明の液晶表示装置の製造方法は、配向方向の異なる複数の配向領域が設けられた配向膜を有する液晶表示装置の製造方法であって、前記照射光を透過する開口と、前記開口に重なり前記照射光を一の偏光方向を有する偏光光に偏光する偏光部と、を備える第１マスクを介して、光源からの照射光を配向膜形成材料層に照射する第１光配向工程と、前記第１マスクの開口に対応する配向領域とは異なる配向領域に対応する開口と、前記一の偏光方向とは異なる偏光方向を有する偏光光に偏光させる偏光部と、を備える第２マスクを介して、前記光源からの照射光を前記配向膜形成材料層に照射する第２光配向工程と、を備えることを特徴とする。

この発明では、上述と同様に、異なる偏光方向を有する偏光光を異なる照射領域に照射する際、第１マスクと開口形状が異なると共に他の偏光方向に偏光させる偏光部を有する第２マスクに交換することで、偏光部をマスクから分離した場合と比較して容易に偏光方向及び照射領域を変更することができる。このため、配向方向の異なる配向領域を複数有する配向膜を容易に形成することが可能となる。したがって、液晶表示装置の製造工程の短縮化が図れる。
また、偏光部をマスクと一体化することで配向膜形成材料層の照射領域とこの照射領域に照射される偏光光の偏光方向との調整精度を向上させることができる。

以下、本発明によるマスク及び液晶表示装置の製造方法の一実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

〔液晶表示装置の製造装置〕
まず、本実施形態におけるマスクについて、図１及び図２を参照しながら説明する。ここで、図１はマスクを用いた露光装置を示す概略構成図、図２はマスクを示す断面図である。
露光装置１は、後述する液晶表示装置２０の配向膜６６、７３を形成するための露光装置であって、いわゆるステッパ露光を行う露光装置となっている。そして、露光装置１は、図１に示すように、光源２と、フライアイレンズ３と、第１及び第２マスク４Ａ、４Ｂと、投影レンズ５と、ステージ６とを備えている。また、露光装置１は、光源２及びフライアイレンズ３の間の光路上に配置された反射ミラー７と、フライアイレンズ３及び第１及び第２マスク４Ａ、４Ｂの間の光路上に配置された反射ミラー８とを備えている。

光源２は、例えば波長３６５ｎｍの紫外線を照射する超高圧水銀ランプで構成されたランプ２ａと、ランプ２ａによる照射光を集光する楕円鏡２ｂとを備えている。
フライアイレンズ３は、光源２からの照射光の照度分布を均一化させる構成となっている。

第１及び第２マスク４Ａ、４Ｂは、それぞれ保持部材１１により着脱可能に保持されており、互いに交換可能となっている。すなわち、保持部材１１から第１マスク４Ａを取り外して第２マスク４Ｂを保持部材１１に固定することで、第１マスク４Ａと第２マスク４Ｂとを交換するように構成されている。そして、第１及び第２マスク４Ａ、４Ｂは、フライアイレンズ３によって照度分布が均一化された照射光を開口の形状に応じて投影レンズ５に向けて透過させる構成となっている。
また、第１マスク４Ａは、図２に示すように、例えばガラスなどの透光性材料で構成された平板状の基体１５と、基体１５の一方の側に形成されたマスク部１６と、基体１５の一方の側にマスク部１６を囲むように形成された枠体１７と、枠体１７に張設された保護膜１８と、基体１５の他方の側に形成された偏光部１９とを備えている。

マスク部１６は、例えばクロムのように光源２から照射される紫外線を遮断する遮光材料をパターニングした遮光パターンによって構成されており、照射光を照射する領域に応じた形状の開口１６ａが形成されている。
また、枠体１７は、例えばプラスチックなどで形成され、平面視で矩形状となるように立設されている。
そして、保護膜１８は、マスク部１６に塵などが付着することを防止するために設けられている。すなわち、保護膜１８は、この上面に塵などを付着させることで、塵などの像が偏光光の照射領域に写り込むことを防止する。
偏光部１９は、無偏光である照射光を所定の偏光方向を有する直線偏光に偏光する構成となっており、例えばクロムなどの無機材料によって形成された無機材料膜をパターニングすることによって形成されている。また、偏光部１９は、その透過軸が照射光の光軸に対して直交するように配置されている。
なお、第２マスク４Ｂは、第１マスク４Ａと同様の構成を有しており、そのマスク部１６の開口形状及び偏光部１９の透過軸が第１マスク４Ａの開口形状及び偏光部１９の透過軸と異なっている。

投影レンズ５は、図１に示すように、第１及び第２マスク４Ａ、４Ｂを透過した照射光の像が拡散することを防止して解像度を向上させるために設けられており、ステージ６上に配置された後述する基板本体６１、７１上に集光させる構成となっている。なお、第１及び第２マスク４Ａ、４Ｂを透過した照射光の像の十分な解像度が得られれば、投影レンズ５を設けなくてもよい。
ステージ６は、後述する配向膜６６、７３を形成するための配向膜形成材料層８１、８２がそれぞれ表面に形成された基板本体６１、７１を支持している。ここで、ステージ６は、配向膜形成材料層８１、８２の面方向が照射光の光軸に対して直交するように基板本体６１、７１を支持している。

〔液晶表示装置〕
次に、上述した露光装置１によって形成された配向膜を有する液晶表示装置を、図３から図６を参照しながら説明する。ここで、図３は液晶表示装置の等価回路図、図４は液晶表示装置のサブ画素領域を示す部分拡大平面構成図、図５は図４のＡ−Ａ’矢視断面図、図６はサブ画素領域における液晶分子の配向状態を示す平面図である。

本実施形態における液晶表示装置２０は、ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式を用いた半透過反射型のカラー液晶表示装置であって、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光を出力する３個のサブ画素で１個の画素を構成する液晶表示装置である。ここで、表示を構成する最小単位となる表示領域を「サブ画素領域」、一組（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のサブ画素から構成される表示領域を「画素領域」と称する。

まず、液晶表示装置２０の概略構成について説明する。液晶表示装置２０は、図３に示すように、画素表示領域を構成する複数のサブ画素領域がマトリックス状に配置されている。
また、液晶表示装置２０の画素表示領域を構成する複数のサブ画素領域には、それぞれ画素電極２１と、画素電極２１をスイッチング制御するためのＴＦＴ素子２２とが形成されている。そして、ＴＦＴ素子２２は、ソースが液晶表示装置２０に設けられたデータ線駆動回路２３から延びるデータ線２４に接続され、ゲートが液晶表示装置２０に設けられた走査線駆動回路２５から延びる走査線２６に接続され、ドレインが画素電極２１に接続されている。
データ線駆動回路２３は、データ線２４を介して画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを各画素に供給する。また、走査線駆動回路２５は、走査線２６を介して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…Ｇｍを各画素に供給する。ここで、データ線駆動回路２３は、画像信号Ｓ１〜Ｓｎをこの順に線順次で供給してもよく、互いに隣接する複数のデータ線２４同士に対してグループごとに供給してもよい。また、走査線駆動回路２５は、走査信号Ｇ１〜Ｇｍを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。

液晶表示装置２０は、スイッチング素子であるＴＦＴ素子２２が走査信号Ｇ１〜Ｇｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線２４から供給される画像信号Ｓ１〜Ｓｎが所定のタイミングで画素電極２１に書き込まれる構成となっている。
そして、画素電極２１を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１〜Ｓｎは、画素電極２１と液晶を介して対向配置された後述する共通電極４３との間で一定期間保持される。ここで、保持された画像信号Ｓ１〜Ｓｎがリークすることを防止するため、画素電極２１と後述する共通電極４３との間に形成される液晶容量と並列接続されるように蓄積容量２７が付与されている。この蓄積容量２７は、ＴＦＴ素子２２のドレインと容量線４１との間に設けられている。

次に、液晶表示装置２０の詳細な構成について説明する。液晶表示装置２０は、図５に示すように、素子基板３１と、素子基板３１と対向配置された対向基板３２と、素子基板３１と対向基板３２との間に挟持された液晶層３３と、素子基板３１の外面側（液晶層３３と反対側）に設けられた偏光板３４と、対向基板３２の外面側に設けられた偏光板３５とを備えている。そして、液晶表示装置２０は、素子基板３１の下面側から照明光が照射される構成となっている。
ここで、液晶層３３は、素子基板３１と対向基板３２とが対向する領域の縁端に沿って設けられたシール材（図示略）によって素子基板３１と対向基板３２との間に封止されている。

そして、液晶表示装置２０の各サブ画素領域には、図４に示すように、Ｙ軸方向に延びるデータ線２４と、Ｘ軸方向に延びる走査線２６及び容量線４１とが平面視でほぼ格子状に配線されている。
また、これらデータ線２４、走査線２６及び容量線４１によって囲まれる平面視でほぼ矩形状の領域（サブ画素領域）のうちほぼ下半分の平面領域（図４に示すＹ軸方向で二分した領域のうち＋Ｙ側の領域）には、反射層４２が形成されている。
反射層４２は、図４及び図５に示すように、アルミニウムや銀などの光反射性を有する金属膜をパターン形成したものである。そして、サブ画素領域のうち反射層４２と平面視において重なる領域が反射表示領域Ｒを構成し、他の領域が透過表示領域Ｔを構成している。反射層４２としては、その表面に凹凸を形成して光散乱性を付与したものを用いることが好ましく、このようにすることで反射表示における視認性を向上させることが可能となる。

また、液晶表示装置２０のサブ画素領域には、平面視でほぼ櫛歯状であって図４に示すＹ軸方向に延在する画素電極２１と、平面視でほぼ櫛歯状であって画素電極２１と噛み合うようにＹ軸方向に延在する共通電極４３とが形成されている。
これら画素電極２１及び共通電極４３は、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などの透光性導電材料で構成されている。なお、画素電極２１及び共通電極４３は、透光性導電材料のほか、クロムなど他の導電材料を用いてもよい。

画素電極２１は、データ線２４及び容量線４１に沿って延在する平面視でほぼＬ字状の基端部２１ａと、基端部２１ａから分岐されて斜め方向に延在する複数本（２本）の帯状電極２１ｂと、基端部２１ａから分岐されて−Ｘ方向に延在する複数本（３本）の帯状電極２１ｃと、基端部２１ａのうち容量線の近傍から−Ｙ方向に延出したコンタクト部２１ｄとを備えている。
共通電極４３は、走査線２６と平面視で重なる位置に形成されて図４に示すＸ軸方向に延在する本線部４３ａと、本線部４３ａから延出されてサブ画素領域の辺端に沿ってＹ軸方向に延在する基端部４３ｂと、基端部４３ｂから分岐されて斜め方向に延在する複数（３本）の帯状電極４３ｃと、基端部４３ｂから分岐されて＋Ｘ方向に延在する複数本（２本）の帯状電極４３ｄとを備えている。帯状電極４３ｃは、帯状電極２１ｂと互いが平行となるように交互に形成されている。また、帯状電極４３ｄは、帯状電極２１ｃと互いが平行となるように交互に形成されている。なお、帯状電極２１ｂ、２１ｃ、４３ｃ、４３ｄの本数は設計に応じて適宜設定される。

したがって、サブ画素領域では、図４に示すように、画素電極２１及び共通電極４３を構成する帯状電極２１ｂ、２１ｃ、４３ｃ、４３ｄの延在方向が、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで異なる方向となっている。すなわち、反射表示領域Ｒに配置された帯状電極２１ｂ、４３ｃは斜め方向に延びて形成されており、透過表示領域Ｔに配置された帯状電極２１ｃ、４３ｄは帯状電極２１ｂ、４３ｃとその延在方向が交差するように図４に示すＸ軸方向に延びて形成されている。そして、液晶表示装置２０は、帯状電極２１ｂ、２１ｃと帯状電極４３ｃ、４３ｄとの間に電圧を印加し、これによって生じるＸＹ面方向（基板平面方向）の電界（横電界）によって液晶を駆動する構成となっている。

ＴＦＴ素子２２は、図４に示すように、データ線２４及び走査線２６の交差部近傍に設けられており、走査線２６と平面視で重なる領域に部分的に形成されてアモルファスシリコン膜からなる半導体層４５と、半導体層４５と一部が平面視で重なるように形成されたソース電極４６及びドレイン電極４７とを備えている。また、走査線２６は、半導体層４５と平面視で重なる領域において、ＴＦＴ素子２２のゲート電極として機能している。

ソース電極４６は、図４及び図５に示すように、平面視でほぼ逆Ｌ字状を有する配線であって、データ線２４から分岐して半導体層４５と導通している。また、ドレイン電極４７は、図４に示す−Ｙ側の端部においてサブ画素領域の辺端に沿って延在する接続配線４８と導通しており、接続配線４８を介してサブ画素領域の反対側の端縁部に形成された容量電極４９と導通している。
容量電極４９は、平面視でほぼ矩形状を有しており、容量線４１と平面視で重なると共に容量電極４９上に画素電極２１のコンタクト部２１ｄと平面視で重なるように形成されている。そして、容量電極４９は、コンタクト部２１ｄと重なる位置に設けられたコンタクトホール５１を介して画素電極２１と導通している。また、容量電極４９と容量線４１とによって蓄積容量２７が形成されている。

そして、素子基板３１は、図５に示すように、例えばガラスや石英、プラスチックなどの透光性材料で構成され基板本体（基板）６１を基体としており、基板本体６１の内面側（液晶層３３側）に反射層４２が設けられている。そして、基板本体６１上には、この反射層４２を覆うように酸化シリコンなどの透光性絶縁材料で構成された第１層間絶縁膜６２が形成されている。

第１層間絶縁膜６２上には、走査線２６及び容量線４１が形成されており、これらを覆うように酸化シリコンなどの透光性絶縁材料で構成されたゲート絶縁膜６３が形成されている。
ゲート絶縁膜６３上には、走査線２６と積層方向で重なるように半導体層４５、ソース電極４６及びドレイン電極４７が設けられると共に、容量線４１と積層方向で重なるように容量電極４９が形成されている。そして、ゲート絶縁膜６３上には、これらを覆うように酸化シリコンなどの透光性絶縁材料で構成された第２層間絶縁膜６４が形成されている。

第２層間絶縁膜６４上のうち平面視で反射層４２と重なる領域には、例えばアクリル樹脂などの透光性絶縁材料で構成された液晶層厚調整層６５が形成されている。
液晶層厚調整層６５は、反射表示領域Ｒにおける液晶層３３の層厚と透過表示領域Ｔにおける液晶層３３の層厚とを異なる厚さとし、液晶層３３を透過する光に付与される位相差を反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとのそれぞれで最適化する機能を有するものである。そして、液晶層厚調整層６５は、その層厚が反射表示領域Ｒにおける液晶層３３の位相差が１／４波長となる値となっている。なお、透過表示領域Ｔにおける液晶層３３の位相差は、１／２波長となっている。

また、第２層間絶縁膜６４及び液晶層厚調整層６５上には、画素電極２１及び共通電極４３が形成されている。そして、画素電極２１は、第２層間絶縁膜６４に形成されたコンタクトホール５１を介して容量電極４９と導通している。また、第２層間絶縁膜６４上には、これらを覆うように配向膜６６が形成されている。

配向膜６６には、上述した露光装置１を用いた光配向処理が施されている。ここで、配向膜６６は、図６に示すように、反射表示領域Ｒで矢印Ｒ１方向（図６に示すＸ軸方向）、透過表示領域Ｔで矢印Ｒ２方向に配向されている。すなわち、配向膜６６は、反射表示領域Ｒに対応する領域と透過表示領域Ｔに対応する領域との複数（２種）の配向領域が形成されており、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで異なる配向処理が施されている。
また、配向膜６６は、例えば偏光光を照射することで光二重化反応によって偏光方向に応じて配向されるクマリン誘導体などを含有する樹脂材料や、偏光光を照射することで光異性化反応によって偏光方向に応じて配向されるアゾベンゼン誘導体などを含有する樹脂材料などで構成されている。

一方、対向基板３２は、図５に示すように、例えばガラスや石英、プラスチックなどの透光性材料で構成され基板本体（基板）７１を基体としており、基板本体７１の内面側（液晶層３３側）にカラーフィルタ層７２が設けられている。そして、カラーフィルタ層７２上には、配向膜７３が形成されている。

カラーフィルタ層７２は、サブ画素領域内で色度の異なる２種以上の領域に区画されていることが好ましい。すなわち、透過表示領域Ｔに対応して第１色材領域が設けられ、反射表示領域Ｒに対応して第１色材領域よりも色度の大きな第２色材領域を用いる構成としてもよい。これにより、カラーフィルタ層７２を１回のみ透過する透過表示領域Ｔでの表示光と、カラーフィルタ層７２を２回透過する反射表示領域Ｒでの表示光との色度に差が生じることを防止でき、反射表示と透過表示での見映えをそろえて表示品質を向上させることができる。
また、カラーフィルタ層７２上には、透光性樹脂材料などからなる平坦化膜を形成することが好ましい。これにより、対向基板３２の表面を平坦化でき、サブ画素領域内における駆動電圧を均一にしてコントラストの低下を抑制できる。

配向膜７３は、上述した配向膜６６と同様に光配向処理が施されている。ここで、配向膜７３の配向方向は、配向膜６６と同様となっている。したがって、配向膜６６、７３の間に設けられている液晶層３３のうち反射表示領域Ｒと対応する領域に配置されている液晶分子３３ａは、図６に示す矢印Ｒ１方向（Ｘ軸方向）に水平配向している。また、液晶層３３のうち透過表示領域Ｔと対応する領域に配置されている液晶分子３３ａは、図６に示す矢印Ｒ２方向となっている。

また、偏光板３４は、その透過軸が図６に示すＹ軸方向と同方向となっている。そして、偏光板３５は、その透過軸が偏光板３４の透過軸と直交するように、図６に示すＸ軸方向と同方向となっている。

〔液晶表示装置の製造方法〕
次に、上述した液晶表示装置２０の製造方法について説明する。なお、本実施形態では、配向膜６６、７３を形成する第１及び第２光配向工程について主に説明する。

まず、従来の液晶表示装置の製造方法と同様に、基板本体６１上に反射層４２を形成し、これを覆うように第１層間絶縁膜６２を形成する。そして、第１層間絶縁膜６２上に走査線２６及び容量線４１を形成し、これを覆うようにゲート絶縁膜６３を形成する。さらに、ゲート絶縁膜６３上に半導体層４５、ソース電極４６及びドレイン電極４７と、容量電極４９とを形成し、これを覆うように第２層間絶縁膜６４を形成する。その後、第２層間絶縁膜６４上に液晶層厚調整層６５を形成し、第２層間絶縁膜６４及び液晶層厚調整層６５上に画素電極２１及び共通電極４３を形成する。

次に、第２層間絶縁膜６４及び液晶層厚調整層６５上に配向膜６６を形成する。ここでは、最初に第２層間絶縁膜６４及び液晶層厚調整層６５上に、例えばクマリン誘導体のように光二重化反応によって配向される樹脂材料や、アゾベンゼン誘導体のように光異性化反応によって配向される樹脂材料を塗布して乾燥させることで配向膜形成材料層８１を形成する。そして、配向膜形成材料層８１に対して光配向処理を施す第１及び第２光配向工程を行うことにより、第２層間絶縁膜６４及び液晶層厚調整層６５を覆う配向膜６６を形成する。この第１及び第２光配向工程については、後述する。以上のようにして、素子基板３１を形成する。

また、基板本体７１上にカラーフィルタ層７２を形成し、カラーフィルタ層７２上に配向膜７３を形成する。ここでは、最初に配向膜６６を形成する工程と同様に、カラーフィルタ層７２上に、光二重化反応によって配向される樹脂材料や光異性化反応によって配向される樹脂材料を塗布して乾燥させることで配向膜形成材料層８２を形成する。そして、配向膜形成材料層８２に対して第１及び第２光配向工程を行うことによりカラーフィルタ層７２を覆う配向膜７３を形成する。以上のようにして、対向基板３２を形成する。
その後、上述のように形成した素子基板３１及び対向基板３２で液晶層３３を挟持し、この液晶層３３を上述したシール材で封止する。そして、素子基板３１及び対向基板３２のそれぞれの外面に偏光板３４、３５を配置する。以上のようにして、液晶表示装置２０を製造する。

続いて、上述した露光装置１を用いた第１及び第２光配向工程について、図７を参照しながら詳細に説明する。ここで、図７（ａ）、（ｂ）はそれぞれ配向膜形成材料層に照射する偏光光の偏光方向及びマスクの開口状態を示す説明図である。
最初に、第１配向工程を行なう。ここでは、配向膜形成材料層８１が形成された基板本体６１をステージ６上に載置し、ステージ６により支持固定する。また、保持部材１１で第１マスク４Ａを支持固定する。そして、光源２からの無偏光である照射光を第１マスク４Ａの偏光部１９で所定の偏光方向を有する直線偏光とし、ステージ６上に載置された基板本体６１の配向膜形成材料層８１に照射する。ここでは、第１マスク４Ａのマスク部１６によって配向膜形成材料層８１のうち透過表示領域Ｔと対応する領域が遮光されており、第１マスク４Ａの偏光部１９によって偏光される偏光光の偏光方向が図７（ａ）に示す矢印Ｒ３方向となっている。

このような偏光方向を有する偏光光を配向膜形成材料層８１のうち反射表示領域Ｒと対応する領域に照射すると、配向膜形成材料層８１がクマリン誘導体のように光二重化反応によって配向される樹脂材料で構成されている場合には、偏光光の偏光方向に沿って分子レベルの溝が形成されることで配向される。これにより、配向膜形成材料層８１のうち反射表示領域Ｒと対応する領域が、矢印Ｒ３方向に沿って配向される。
なお、配向膜形成材料層８１がアゾベンゼン誘導体のように光異性化反応によって配向される樹脂材料で構成されている場合には、偏光光の偏光方向に対して直交する方向に配向される。ここで、光二重化反応により配向されるクマリン誘導体以外の他の樹脂材料に偏光光を照射した際の配向方向は、含有する誘導体における遷移双極子モーメントに応じて決定されるため、偏光方向と同一の方向に限られないが、誘導体の種類に応じて定められた所定の一方向となる。また、光異性化反応により配向されるアゾベンゼン誘導体以外の他の樹脂材料に偏光光を照射した際の配向方向も、偏光方向に対して直交する方向に限られないが、誘導体の種類に応じて定められた所定の一方向となる。したがって、所望する方向に配向されるように偏光方向を調整した偏光光を照射する。

次に、第２配向工程を行う。ここでは、第１マスク４Ａを保持部材１１から離脱させ、第２マスク４Ｂを保持部材１１に取り付けることで第１及び第２マスク４Ａ、４Ｂを交換する。ここで、第２マスク４Ｂのマスク部１６によって配向膜形成材料層８１のうち反射表示領域Ｒと対応する領域が遮光されており、第２マスク４Ｂの偏光部１９によって偏光される偏光光の偏光方向が図７（ｂ）に示す矢印Ｒ４方向（Ｘ軸方向）となっている。
このとき、第２マスク４Ｂのマスク部１６及び偏光部１９がそれぞれ基体１５上に一体的に形成されているため、第１マスク４Ａと第２マスク４Ｂとを保持部材１１から着脱させるだけで偏光光の偏光方向及び偏光光の照射領域を容易に変更される。そして、一体的に形成されていることで、第１マスク４Ａから第２マスク４Ｂへの交換後の偏光光の偏光方向及び照射領域の調整精度が向上する。
そして、このような偏光方向を有する偏光光を配向膜形成材料層８１のうち透過表示領域Ｔと対応する領域に照射すると、配向膜形成材料層８１のうち透過表示領域Ｔと対応する領域が矢印Ｒ４方向（Ｘ軸方向）に沿って配向される。

その後、光配向処理が施された配向膜形成材料層８１に対して焼成処理を施し、配向膜６６を形成する。以上のように、第１マスク４Ａと第２マスク４Ｂとを交換することで偏光光の偏光方向及び照射領域を調整しているので、光配向処理によって配向膜６６を形成する第１及び第２光配向工程が短縮化される。
なお、配向膜７３を形成する第１及び第２光配向工程は、配向膜６６を形成する第１及び第２光配向工程と同様であるため、その説明を省略する。

〔液晶表示装置の動作〕
次に、以上のように構成された液晶表示装置２０の動作について説明する。ここで、図８は、液晶表示装置の画素電極に電圧を印加した状態（選択状態）における液晶分子の配向状態を示す平面図である。

液晶表示装置２０は、上述したようにＩＰＳ方式を用いた液晶表示装置であって、ＴＦＴ素子２２を介して画素電極２１に画像信号（電圧）を印加することで、画素電極２１と共通電極４３との間に基板面方向の電界を生じさせ、この電界によって液晶を駆動する。そして、液晶表示装置２０は、サブ画素領域ごとに透過率または反射率を変化させて画像表示を行う。

図６に示すように、画素電極２１に電圧を印加しない状態において、液晶層３３のうち反射表示領域Ｒと対応する領域に配置されている液晶分子３３ａは、図６に示す矢印Ｒ１方向（Ｘ軸方向）に水平配向している。また、液晶層３３のうち透過表示領域Ｔと対応する領域に配置されている液晶分子３３ａは、図６に示す矢印Ｒ２方向となっている。
そして、図８に示すように、液晶層３３に対して画素電極２１及び共通電極４３を介して電界を作用させると、反射表示領域Ｒでは、図８に示す矢印Ｒ５方向に沿う電界が作用し、この矢印Ｒ５に沿って液晶分子３３ａが配向する。一方、透過表示領域Ｔでは、帯状電極２１ｃ、４３ｄの延在方向が反射表示領域Ｒにおける帯状電極２１ｂ、４３ｃの延在方向と異なっているため、反射表示領域Ｒとは異なる矢印Ｒ６方向（Ｘ軸方向）に沿う電界が作用し、この矢印Ｒ６に沿って液晶分子３３ａが配向する。

次に、液晶表示装置２０における表示動作について具体的に説明する。ここで、図９は、液晶表示装置の動作説明図である。なお、図９における矢印は、液晶表示装置に入射する光及び液晶表示装置中を進行する光の偏光状態を平面的に示したものである。また、図９中の左右方向が図６または図８のＸ軸方向に対応し、上下方向が図６または図８のＹ軸方向に対応する。

まず、透過表示（透過表示モード）について説明する。液晶表示装置２０において、照明光は、偏光板３４を透過することで偏光板３４の透過軸に沿う直線偏光に変換され、液晶層３３に入射する。
そして、液晶層３３がオフ状態（非選択状態）であれば、液晶層３３に入射した直線偏光は、液晶層３３により所定の位相差（１／２波長）を付与され、入射時の偏光方向から９０°回転した直線偏光に変換されて液晶層３３から射出する。そして、この直線偏光は、偏光板３５の透過軸と平行であるため、偏光板３５を透過して表示光として視認され、サブ画素領域が明表示となる。

一方、液晶層３３がオン状態（選択状態）であれば、液晶層３３に入射した直線偏光は、入射時と同一の偏光状態で液晶層３３から射出する。そして、この直線偏光は、直線偏光と直交する透過軸を有する偏光板３５に吸収され、サブ画素領域が暗表示となる。

次に、反射表示（反射表示モード）について説明する。反射表示において、偏光板３５の上方（外側）から入射した光は、偏光板３５を透過することで偏光板３５の透過軸に沿う直線偏光に変換され、液晶層３３に入射する。
そして、液晶層３３がオフ状態（非選択状態）であれば、液晶層３３に入射した直線偏光は、入射時と同一の偏光状態で反射層４２に達する。その後、反射層４２で反射した直線偏光は、再び液晶層３３を透過して偏光板３５に戻る。この直線偏光は、偏光板３５の透過軸と平行であるため、偏光板３５を透過して表示光として視認され、サブ画素領域が明表示となる。

一方、液晶層３３がオン状態（選択状態）であれば、液晶層３３に入射した直線偏光は、液晶層３３により所定の位相差（１／４波長）が付与され、左回りの円偏光に変換されて反射層４２に達する。この左回りの円偏光が反射層４２で反射すると、回転方向が反転するため、反射層４２から液晶層３３に入射する光は右回りの円偏光となっている。その後、右回りの円偏光は、液晶層３３の作用により所定の位相差（１／４波長）が付与され、入射時の偏光方向から９０°回転した直線偏光に変換されて液晶層３３から射出する。そして、この直線偏光は、直線偏光と直交する透過軸を有する偏光板３５に吸収され、サブ画素領域が暗表示となる。

以上のように、本実施形態における第１及び第２マスク４Ａ、４Ｂ及び液相表示装置の製造方法によれば、マスク部１６と偏光部１９とを一体化することで、それぞれの開口領域と偏光部１９で偏光される偏光光の偏光方向とのずれを抑制し、偏光光の照射位置と偏光方向とを精度よく調整できる。そして、第１マスク４Ａから開口形状及び偏光する偏光光の偏光方向の異なる第２マスク４Ｂに交換するだけで偏光方向及び照射領域を変更することができるので、偏光部１９を第１及び第２マスク４Ａ、４Ｂから分離した場合と比較して交換に要する時間の短縮化が図れる。このため、配向方向の異なる配向領域を複数有する配向膜６６、７３を容易に形成でき、液晶表示装置２０の製造工程を短縮できる。
ここで、偏光部１９が無機材料によって構成されているため、偏光部１９の耐光性が向上する。また、保護膜１８を枠体１７に張設することで、マスク部１６に塵などが付着することを防止して保護膜１８の上面に塵などを付着させることで、塵などの像が偏光光の照射領域に写り込むことを防止できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態ではステッパ露光を行う露光装置であったが、例えば図１０に示すような等倍一括露光を行うＭＰＡ（Mirror Projection Mask Aligner）のような露光装置９０であってもよい。
この露光装置９０は、光源２と等倍ミラー光学系９１と第１及び第２マスク４Ｃ、４Ｄとステージ６とを備えている。そして、等倍ミラー光学系９１は、照射光の光軸に沿って光源２側から順に配置された台形ミラー９２と２つの凹面鏡９３、９４と円弧状のスリット９５ａが形成されたスリット部材９５とを備えている。また、第１及び第２マスク４Ｃ、４Ｄは、保持部材１１によって着脱可能に保持されている。
この露光装置９０でも、第１及び第２マスク４Ｃ、４Ｄを交換することで偏光光の照射領域及び偏光方向を変更しながら配向膜形成材料層８１、８２への偏光光の照射を行う。
ここで、配向膜形成材料層８１、８２は、アゾベンゼン誘導体を含有する樹脂材料で構成されていることが好ましい。これは、アゾベンゼン誘導体を含有する樹脂材料が可逆性を有しているため、配向膜形成材料層８１、８２のうち反射表示領域Ｒと対応する領域に偏光光を照射するときに誤って透過表示領域Ｔと対応する領域に照射した場合であっても、透過表示領域Ｔと対応する領域に偏光光を照射することで透過表示領域Ｔにおける所定の配向方向とすることができるからである。

また、マスクの偏光部は、例えばクロムなどの無機材料からなる無機材料膜をパターニングすることで形成されているが、ワイヤグリッドによって構成されてもよく、照射光に対して十分な耐光性が得られれば、例えば樹脂材料などの有機材料で構成されてもよい。ここで、偏光部を樹脂材料からなる偏光板によって構成する場合には、偏光板を接着剤などによって基体表面に接着固定することで偏光部を形成してもよい。
また、２つのマスクを交換することによって反射表示領域に対応する領域と透過表示領域に対応する領域との２つの配向領域を有する配向膜を形成しているが、３以上のマスクを交換することで、３以上の配向領域を有する配向膜を形成してもよい。
また、マスクが枠体及び保護膜を有しているが、塵などが付着してその像が照射領域に写り込むことが防止できれば、これらを設けなくてもよい。
また、露光装置は、光源から偏光した紫外線を配向膜形成材料層に照射しているが、配向膜形成材料層を構成する材料に配向処理が施されれば、紫外線に限られない。

また、液晶表示装置は、反射表示領域に液晶層厚調整層を設けることで反射表示領域と透過表示領域とにおけるリタデーションの調整を行っているが、液晶層厚調整層を設けずに素子基板の外側に１／４波長板を設け、液晶層の層厚を１／４波長分の位相差が生じる厚さとすることによって各領域におけるリタデーションの調整を行ってもよい。
また、液晶表示装置は、配向方向の異なる複数の配向領域を有する配向膜を備える液晶表示装置であれば、ＩＰＳ方式を用いた半透過反射型の液晶表示装置に限らず、例えばＦＦＳ（Fringe-Field Switching）方式を用いた半透過反射型の液晶表示装置など、他の横電界によって液晶層を駆動する方式を用いた液晶表示装置であってもよい。そして、半透過反射型の液晶表示装置に限られない。さらに、液晶表示装置は、横電界によって液晶層を駆動する方式に限られない。

本発明のマスクを用いた露光装置を示す概略構成図である。 図１のマスクを示す断面図である。 図１の露光装置を用いて製造される液晶表示装置の回路構成図である。 液晶表示装置のサブ画素領域を示す平面構成図である。 図４のＡ−Ａ’矢視断面図である。 サブ画素領域における液晶分子の配向状態を示す平面図である。 照射する偏光光の偏光方向及びマスクの開口状態を示す説明図である。 サブ画素領域における液晶分子の配向状態を示す平面図である。 液晶表示装置の動作説明図である。 本発明を適用可能な他の露光装置を示す概略構成図である。

符号の説明

２ 光源、４Ａ，４Ｃ 第１マスク（マスク）、４Ｂ，４Ｄ 第２マスク（マスク）、１１ 保持部材、１６ａ 開口、１７ 枠体、１８ 保護膜、１９ 偏光部、２０ 液晶表示装置、６６，７３ 配向膜、８１，８２ 配向膜形成材料層

Claims (5)

1. 配向膜形成材料層に照射光を照射する光配向工程を備える液晶表示装置の製造方法に用いられるマスクであって、
   前記照射光を透過する開口と、
   該開口に重なり、前記照射光を一の偏光方向を有する偏光光に偏光する偏光部を備えることを特徴とするマスク。
2. 前記偏光部が、無機材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマスク。
3. 前記マスクの一方の側に、前記開口を規定する遮光パターンが設けられており、
   前記マスクの他方の側に、前記偏光部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のマスク。
4. 前記一方の側に、前記遮光パターンを保護する保護膜を保持する枠体が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のマスク。
5. 配向方向の異なる複数の配向領域が設けられた配向膜を有する液晶表示装置の製造方法であって、
   前記照射光を透過する開口と、前記開口に重なり前記照射光を一の偏光方向を有する偏光光に偏光する偏光部と、を備える第１マスクを介して、光源からの照射光を配向膜形成材料層に照射する第１光配向工程と、
   前記第１マスクの開口に対応する配向領域とは異なる配向領域に対応する開口と、前記一の偏光方向とは異なる偏光方向を有する偏光光に偏光させる偏光部と、を備える第２マスクを介して、前記光源からの照射光を前記配向膜形成材料層に照射する第２光配向工程と、を備えることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
   

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