JP2008083215A - 配向膜製造用マスク及び液晶装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な方法で配向処理を行うことができ、アライメント作業に要する作業者の負担を軽減することができる配向膜製造用マスクを提供する。
【解決手段】本発明の配向膜製造用マスク６０は、配向膜材料１８ｄに直線偏光を照射する工程に用いる配向膜製造用マスクであって、前記光を透過する透光性基材６１と、前記透光性基材６１上に設けられ、複数の金属細線が光の波長よりも短い周期で交互にストライプ状に配列されてなる偏光層６２と、前記透光性基材６１上に設けられ、前記偏光層６２と同じ金属材料によって形成されたアライメントマークＡ２と備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、配向膜製造用マスク及び液晶装置の製造方法に関し、特に光を照射することにより配向特性を付与させる光配向処理に用いて好適な配向膜製造用マスクとそれを用いた液晶装置の製造方法に関するものである。

液晶装置においては、液晶の分子配列の状態を電場等の作用によって変化させて、これに伴う光学的特性の変化を表示に利用している。多くの場合、液晶は、二枚の基板の間隙に挟んだ状態で用いられるが、ここで液晶を特定の方向に配列させるために、基板の内側に配向処理が施される。通常、配向処理は、ガラス等の基板にポリイミド等の高分子の膜を設け、これを一方向に布等で摩擦する、ラビングという方法が用いられる。

しかしながら、ラビング法は製造装置が簡単であるという利点を有するものの、製造工程において静電気や埃が発生するため、配向処理後に洗浄工程が必要となるとともに、静電気によりあらかじめ基板に設けられたＴＦＴ素子等が破壊され、これが製造時の歩留まりを下げる原因にもなっている

これに対し、近年ラビングを行わない液晶配向膜制御技術が注目されている。とりわけ、偏光紫外線を基板上に設けられた塗膜に照射して、液晶配向を生じさせる光配向法は、簡便であり盛んに研究が行われている（例えば、特許文献１参照）。

この光配向法は、有機分子中の光配向機能を発現させる光配向性基、例えばアゾ基等の光異性化によるもの、シンナモイル基、クマリン基、カルコン基等の光二量化によるもの、ベンゾフェノン基等の光架橋やポリイミド樹脂等の光分解によるもの等が報告されている。光異性化、光二量化や光架橋を利用した光配向膜材料としては、ガラス等の基板に塗布した際に均一な膜が得られるように、側鎖や主鎖に前記のような光配向性基を導入した高分子材料が用いられることが多い。
特開２００４−１７７９０４号公報

ところで、液晶装置においては、構成されている液晶分子の傾きに方向性があるため、表示素子を見る方向によって表示色やコントラストが変化するなどといった視野角依存性が問題となっている。これを改善する方法としては、液晶層に基板面方向の電界を作用させて液晶分子の配向制御を行う方式（以下、横電界方式と称する。）が知られており、前記電界を生じさせる電極の形態によりＩＰＳ（In-Plane Switching）方式、ＦＦＳ（Fringe-Field Switching）方式等と呼ばれるものが知られている。また最近では、横電界方式による広視野角化を目的として、半透過反射型の液晶装置に横電界方式を適用することが提案されている。

半透過反射型の液晶装置に横電界方式を採用する場合、透過表示領域と反射表示領域とで表示光が液晶層を透過する回数が異なるため、適切な表示を得るために前記両領域の液晶の配向を異ならせる必要がある。このような構造は、各領域に対して露光マスクと偏光板の適切な組み合わせを選択し、それぞれについて光配向処理を行うことで実現できる。

しかしながら、上述の手法により配向分割を行なった場合、その配向処理の境界部の位置、すなわち配向分割用のマスクの位置がずれると、反射表示領域と透過表示領域との境界部で白黒反転が生じ、コントラストの低下を生じる場合がある。また、露光マスクと偏光板のそれぞれについてアライメントを行わなければならないため、アライメント作業に要する作業者の負担が大きくなる。さらに、透過表示領域と反射表示領域のそれぞれについて別々のマスクを使用するため、製造コストが上昇し、さらに、複数回の配向処理を行わなければならないため、製造工程が複雑化する。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、簡便な方法で配向処理を行うことができ、アライメント作業に要する作業者の負担を軽減することのできる液晶装置の製造方法及びこのような液晶装置の製造方法に用いて好適な配向膜製造用マスクを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の配向膜製造用マスクは、配向膜材料に直線偏光を照射する工程に用いる配向膜製造用マスクであって、前記光を透過する透光性基材と、前記透光性基材上に設けられ、複数の金属細線が光の波長よりも短い周期で交互にストライプ状に配列されてなる偏光層と、前記透光性基材上に設けられ、前記偏光層と同じ金属材料によって形成されたアライメントマークとを備えたことを特徴とする。この構成によれば、露光マスクと偏光板とが一体に形成されているため、それぞれを別体として用いる場合に比べて、アライメント作業に要する作業者の負担を軽減することができる。また、偏光層と同時にアライメントマークが形成されるため、配向処理を行う領域と偏光層との位置合わせを精密に行うことができ、マスク自体の製造も容易になる。

本発明においては、前記透光性基材上には、前記金属細線の延在方向がそれぞれ異なる複数の偏光層が設けられていることが望ましい。この構成によれば、配向膜材料に対して偏光方向の異なる複数の直線偏光を同時に照射することができ、容易にマルチ配向を実現できる。また、配向領域毎に別々のマスクを用意する必要がないので部材コストを低減でき、さらに複数の偏光層の位置合わせを１回の工程で行うことができるので作業者の負担も軽減できる。

本発明においては、前記複数の偏光層の金属細線のピッチは互いに等しいことが望ましい。この構成によれば、複数の偏光層を透過する光の偏光度をそれぞれ等しくすることができ、均一なマルチ配向が実現できる。

本発明においては、前記複数の偏光層の金属細線は、隣接する偏光層同士の境界部で互いに接続されていることが望ましい。この構成によれば、偏光層の境界部においても所望の偏光が得られるようになる。このため、配向領域同士の境界部でも所望の配向特性を実現でき、配向不良のない高品質な液晶装置が製造できる。

本発明においては、前記偏光層の周囲に前記偏光層と同じ金属材料によって形成された遮光層が設けられていることが望ましい。この構成によれば、配向膜材料に対して配向特性を付与しようとする領域のみに光を照射することができる。このため、紫外線照射を行った場合に配向膜材料に与えるダメージが少なく、信頼性の高い液晶装置が提供できる。

本発明においては、前記偏光層は前記光を吸収可能な金属材料によって形成され、前記偏光層を透過する直線偏光以外の直線偏光は前記偏光層によって吸収されることが望ましい。この構成によれば、偏光層で反射された光が露光装置内で反射され、配向膜材料に不用意に入射されてしまうという問題を回避することができる。

本発明の液晶装置の製造方法は、基材上に配向膜材料を配置する工程と、前記基材上に、複数の金属細線が光の波長よりも短い周期で交互にストライプ状に配列されてなる偏光層及び該偏光層と同じ金属材料で形成されたアライメントマークを備えた配向膜製造用マスクを配置し、前記アライメントマークを用いて前記配向膜製造用マスクと前記基材とを位置合わせする工程と、前記配向膜製造用マスクに設けられた複数の前記偏光層を介して前記配向膜材料に直線偏光を照射することにより前記配向膜材料に対して配向特性を付与する工程と、を備えたことを特徴とする。この方法によれば、露光マスクと偏光板とが一体に形成されるため、それぞれを別体として用いる従来の方法に比べて、アライメント作業に要する作業者の負担を軽減することができる。また、偏光層と同時にアライメントマークが形成されるため、配向処理を行う領域と偏光層との位置合わせを精密に行うことができ、マスク自体の製造も容易になる。

本発明においては、前記配向膜製造用マスクとして、前記金属細線の延在方向がそれぞれ異なる複数の偏光層を備えた配向膜製造用マスクを用いることが望ましい。この方法によれば、複数の偏光層によって配向膜材料にそれぞれ偏光軸が異なる複数の直線偏光を照射ことにより、配向膜材料の面内にそれぞれ配向方向の異なる複数の配向領域を形成することができる。また、配向領域毎に別々のマスクを用意する必要がないため、部材コストを低減でき、さらに複数の偏光層の位置合わせを１回の工程で行うことができるため、作業者の負担も軽減できる。

本発明においては、前記配向膜製造用マスクとして、前記複数の偏光層の金属細線のピッチが互いに等しい配向膜製造用マスクを用いることが望ましい。この方法によれば、複数の偏光層を透過する光の偏光度を互いに等しくすることができ、均一なマルチ配向が実現できる。

本発明においては、前記配向膜製造用マスクとして、前記偏光層の周囲に前記偏光層と同じ金属材料で形成された遮光層が設けられた配向膜製造用マスクを用いることが望ましい。この方法によれば、配向膜材料に対して配向特性を付与しようとする領域のみに光を照射することができる。このため、紫外線照射を行った場合に配向膜材料に与えるダメージが少なく、信頼性の高い液晶装置が提供できる。

本発明においては、前記配向膜製造用マスクとして、前記偏光層が前記光を吸収可能な金属材料によって形成された配向膜製造用マスクを用いることが望ましい。この方法によれば、偏光層で反射された光が露光装置内で反射され、配向膜材料に不用意に入射されてしまうという問題を回避することができる。

以下、本発明を半透過反射型の液晶装置の製造方法に適用した例について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。また、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。この際、水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。

［液晶装置の製造方法］
図１は、本発明の配向膜製造用マスクを用いて配向膜材料に光配向処理を行う工程の一実施形態を示す説明図である。図１（ａ）に示すように、まず、配向膜材料１８ｄを配置した大型基板１０上に配向膜製造用マスク６０を配置し、基板１０上に設けられたアライメントマークＡ１及び配向膜製造用マスク６０上に設けられたアライメントマークＡ２を用いて両者を位置合わせする。

基板１０はガラスや石英、プラスチック等の大型基材１０Ａを基体としてなり、該基材１０Ａ上に液晶パネル複数分の走査線３ａ及びデータ線６ａを含む回路層が設けられている。液晶パネル領域Ｐは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って複数ずつ配列されており、図１の例では例えば４つずつとされている。図１（ａ）では図示を省略したが、回路層には、走査線３ａ及びデータ線６ａ以外に、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）等の画素スイッチング素子や画素電極等が形成されており、配向膜材料１８ｄはかかる回路層を覆って基材１０Ａの最表面に形成されている。また、基材１０Ａ上には、Ｘ軸方向に延びる２つの辺の中央部に、それぞれ十字状のアライメントマークＡ１が形成されている。なお、図１（ａ）では、１つの基材１０Ａ上に形成する液晶パネルの数を４×４＝１６個としたが、液晶パネルの形成数は基材１０Ａの大きさと製造する液晶パネルの大きさとの関係に応じて任意に設定される。

配向膜製造用マスク６０は、ガラスや石英、プラスチック等の透光性基材６１を基体としてなり、該基材６１上に液晶パネル複数分のマスク層６２が設けられている。それぞれのマスク層６２は、基板１０の各液晶パネル領域Ｐに対応している。基材６１は、配向膜材料１８ｄに照射する光を透過する材料であれば良く、ガラス等が好適に採用される。マスク層６２には、複数の金属細線が光の波長よりも短い周期でストライプ状に形成されており、該金属細線の延在方向に垂直な方向の偏光のみを透過する。基材６１上には、Ｘ軸方向に延びる２つの辺端の中央部に、それぞれ基板１０のアライメントマークＡ１に対応した田字状のアライメントマークＡ２が形成されている。このアライメントマークＡ２は、マスク層６２を構成する金属細線と同じ金属材料で形成されており、マスク層６２と同一の工程で形成される。

なお、図１では、隣り合うマスク層６２とマスク層６２との間には何も形成されていないが、この部分にマスク層６２と同じ金属材料で形成された遮光層を設けても良い。これにより、液晶パネル領域Ｐ間に対応する部分を遮光し液晶パネル領域Ｐのみに光を照射でき、液晶パネルＰ間の配向膜材料１８及び回路層が光Ｌ０により劣化するのを防止することができる。

基板１０と配向膜製造用マスク６０との位置合わせが終了したら、図１（ｂ）に示すように、配向膜製造用マスク６０の基板１０とは反対側から配向膜製造用マスク６０を介して基板１０に光Ｌ０を照射する。そして、配向膜製造用マスク層６０を透過した直線偏光を基板１０上の配向膜材料１８ｄに照射することにより、配向膜材料１８ｄに対して配向特性を付与する。

光Ｌ０の光源としては、例えば、超高圧水銀ランプ、フラッシュ水銀ランプ、高圧水銀ランプ、Ｄｅｅｐ ＵＶランプ、キセノンランプ、キセノンフラッシュランプ、メタルハライドランプ等を用いることができる。照射光Ｌ０の波長は、配向膜材料１８ｄが光学吸収を有する波長領域、例えば、１９０ｎｍ〜５００ｎｍ程度とされる。また、照射光量は、例えば、１ｍＪ／ｃｍ^２〜２００ｎＪ／ｃｍ^２程度とすることが好ましい。

配向膜材料１８は、光照射により、膜内の分子を一方向に配列させることのできる有機材料からなる。このような配向膜材料としては、配向膜材料中の光配向機能を発現させる光配向性基、例えばシンナモイル基、クマリン基、カルコン基、ベンゾフェノン基等の光二量化によるもの、アゾ基等の光異性化によるもの、ポリイミド樹脂等の光分解によるもの等が報告されているが、本実施形態では、例えば、光二量化反応によって分子の配向方向を制御できる配向膜材料が用いられる。このような配向膜材料１８ｄに光照射、特に偏光紫外線照射を行うと、その電気ベクトルの振動方向によって、配向膜材料中の光反応の生じる方向を制御することができる。そして、光照射後に生成される配向膜は、このような光反応で生じた化学結合の方向に沿って配向機能を備えたものとなる。

図２は、配向膜材料１８ｄに光を照射する工程を示す部分斜視図である。図２（ａ）に示すように、基板１０には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に配列された複数の画素Ｄが設けられている。各画素Ｄには、それぞれＹ軸方向を長手方向とする３つのサブ画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢが設けられている。サブ画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢは、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に対応している。そして、これら３つのサブ画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢがＸ軸方向に沿って配列されることにより、１つの画素Ｄが形成されている。それぞれのサブ画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢには、透過表示を行う透過表示領域Ｔと、反射表示を行う反射表示領域Ｒとが設けられており、これらがＹ軸方向に沿ってそれぞれサブ画素領域の右半分及び左半分の領域を占めるように配置されている。

配向膜製造用マスク６０には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に配列された複数の偏光層６３が設けられている。それぞれの偏光層６３はサブ画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢのいずれかに対応している。偏光層６３の形状及び大きさは、対応するサブ画素の形状及び大きさと略同じであり、対応する偏光層６３とサブ画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢとは互いに対向する位置に配置されている。そして、これらの偏光層６３がＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って配列されることにより、図１に示したマスク層６２が形成されている。それぞれの偏光層６３には、透過表示領域Ｔに対応する第１偏光層６４と、反射表示領域Ｒに対応する第２偏光層６５とが設けられている。第１偏光層６４及び第２偏光層６５は、それぞれ透過表示領域Ｔ及び反射表示領域Ｒと略同じ形状、大きさに形成されており、これらが、図１に示したアライメントマークＡ１，Ａ２を用いて、互いに対向する位置に位置合わせされている。

なお、図２（ａ）では、隣り合うサブ画素同士に対応する偏光層６３と偏光層６３との間には何も形成されていないが、図２（ｂ）のように、偏光層６３の周囲に該偏光層６３と同じ金属材料で形成された遮光層６８を設けても良い。これにより、サブ画素間に対応する部分を遮光しつつサブ画素領域のみに光を照射でき、サブ画素間の配向膜材料１８ｄが光Ｌ０により劣化するのを防止することができる。

図３は、第１偏光層６４と第２偏光層６５との境界部Ｋを拡大した拡大図である。同図に示すように、第１偏光層６４には、Ｘ軸に対して所定の角度θ（例えば４５°）を成す方向に延在する複数の金属細線６６が設けられている。これらの金属細線６６は、入射光Ｌ０の波長よりも短い周期で配列されており、これによりワイヤーグリッド型の偏光層が形成されている。配向膜製造用マスク６０に入射された無秩序な光（非偏光な光）Ｌ０は、第１偏光層６４に入射すると、金属細線６６の延在方向と直交する方向の直線偏光Ｌ１のみが透過され、基板１０の透過表示領域Ｔに照射される。そして、透過表示領域Ｔの配向膜材料１８ｄに対してその直線偏光Ｌ１の偏光方向と平行な方向に光反応を生じさせ、その光反応で生じた化学結合の方向に沿って液晶分子の配向機能を生じさせる。

第２偏光層６５には、Ｘ軸方向に延在する複数の金属細線６７が設けられている。これらの金属細線６７は、入射光Ｌ０の波長よりも短い周期で配列されており、これによりワイヤーグリッド型の偏光層が形成されている。配向膜製造用マスク６０に入射された無秩序な光Ｌ０は、第２偏光層６５に入射すると、金属細線６７の延在方向と直交する方向の直線偏光Ｌ２のみが透過され、基板１０の反射表示領域Ｒに照射される。そして、反射表示領域Ｒの配向膜材料１８ｄに対してその直線偏光Ｌ２の偏光方向と平行な方向に光反応を生じさせ、その光反応で生じた化学結合の方向に沿って配向機能を生じさせる。

ここで、金属細線６６のピッチｄ１及び金属細線６７のピッチｄ２は、例えば、４０ｎｍ〜１４０ｎｍ程度に設定されている。また、金属細線６６の幅Ｗ１及び金属細線６７の幅Ｗ２は、例えば、２０ｎｍ〜７０ｎｍ程度に設定されており、製造上の都合もあるが、入射光Ｌ０の波長の１／１０程度に設定されることが好ましい。

金属細線６７のピッチｄ２及び幅Ｗ２は、金属細線６６のピッチｄ１及び幅Ｗ１と同じ値に設定されている。これにより、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒに対して同じ偏光度の直線偏光が照射でき、両者の間で均一な配向特性を付与できるようになっている。また、金属細線６６及び金属細線６７は、第１偏光層４及び第２偏光層６５の境界部Ｋで互いに接続されており、偏光層全体に亘って所望の偏光が形成されるようなっている。さらに、金属細線６６，６７は、光Ｌ０を吸収可能な金属材料、例えばクロムによって形成されており、偏光層６３を透過する直線偏光Ｌ１，Ｌ２以外の直線偏光が偏光層６３によって吸収されるようになっている。このように光吸収性の金属材料によって金属細線６６，６７を形成することにより、金属細線６６，６７で反射された光が露光装置内で反射されて、配向膜材料１８ｄに不用意に入射されてしまうといった問題を回避することができる。

このような配向膜製造用マスク６０を介して配向膜材料１８ｄに光Ｌ０を照射すると、１サブ画素内において第２偏光層６５に対応した領域にはＹ軸方向に平行な配向方向を有する配向領域が形成され、第１偏光層６４に対応した領域にはＹ軸方向に対してθだけ交差する方向に配向方向を有する配向領域が形成される。そして、このように配向処理された配向膜材料１８ｄを加熱、硬化することにより、１サブ画素内に複数の配向領域を備えた配向膜が形成される。

［液晶装置］
図４及び図５は、上記の配向処理を行った基板１０を用いた液晶装置の一実施形態を示す平面図及び断面図である。本実施形態の液晶装置は、液晶に対して基板面方向の電界（横電界）を作用させ、配向を制御することにより画像表示を行う横電界方式のうち、ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式と呼ばれる方式を採用した液晶装置である。

図５に示すように、液晶装置１００は、ＴＦＴアレイ基板（第１基板）１０と対向基板（第２基板）２０との間に液晶層５０を挟持した構成を備えており、液晶層５０は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向する領域の縁端に沿って設けられた図示略のシール材によって基板１０，２０間に封止されている。対向基板２０の背面側（図示下面側）には、導光板９１、反射板９２及び光源９３を具備したバックライト（照明装置）９０が設けられている。

図４に示すように、液晶装置１００のサブ画素領域には、サブ画素領域の長手方向に当たるＹ軸方向に延びるデータ線６ａと、サブ画素領域の短手方向に当たるＸ軸方向に延びる走査線３ａ及び容量線３ｂとが平面視略格子状に配線されており、これらデータ線６ａ、走査線３ａ、及び容量線３ｂに囲まれる平面視略矩形状の領域に、平面視略櫛歯状を成してＹ軸方向に延びる画素電極（第１電極）９と、この画素電極９と噛み合う平面視略櫛歯状を成してＹ軸方向に延びる共通電極（第２電極）１９とが形成されている。サブ画素領域の外側におけるデータ線６ａと走査線３ａとの交差部の近傍に当たる図示左上の角部には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを所定間隔で離間させて液晶層厚（セルギャップ）を一定に保持するための柱状スペーサ４０が立設されている。

サブ画素領域には、当該サブ画素領域とほぼ同一の平面形状を有するカラーフィルタ２２が設けられている。また、サブ画素領域の略半分を占める領域であって、ＴＦＴ３０が設けられた側とは反対側の領域（画素電極９及び共通電極１９の延在領域の概略図示下半分の平面領域）には、反射層２９が設けられている。反射層２９は、アルミニウムや銀などの光反射性の金属膜をパターン形成したものである。図４に示すように、画素電極９及び共通電極１９に囲まれた平面領域のうち、反射層２９とが平面的に重なる平面領域が当該サブ画素領域の反射表示領域Ｒであり、残る領域が透過表示領域Ｔである。反射層２９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、かかる構成と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できる。

画素電極９は、データ線６ａ及び容量線３ｂに沿って延びる概略Ｌ形の基端部９ａと、この基端部９ａから分岐されてＸ軸方向に沿って延びる複数本（図示では３本）の帯状電極９ｃと、帯状電極９ｃの延在方向に対して斜め方向に延びる複数本（図示では２本）の帯状電極９ｄと、容量線３ｂ近傍の基端部９ａから延出されたコンタクト部９ｂとを備えて構成されている。画素電極９は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料をパターン形成してなる電極部材である。

共通電極１９は、走査線３ａと平面的に重なる位置に形成されてＸ軸方向に延在する本線部１９ａと、本線部１９ａから延出されてサブ画素領域の辺端部に沿うＹ軸方向に延在する基端部１９ｂと、基端部１９ｂから延出された２本の帯状電極１９ｃ及び３本の帯状電極１９ｄとを備えて構成されている。２本の帯状電極１９ｃは、前記画素電極９の帯状電極９ｃと交互に配置され、これらの帯状電極９ｃと平行に延びている。一方、３本の帯状電極１９ｄは、図示斜め方向に延びる前記帯状電極９ｄと交互に配置され、これらの帯状電極９ｄと平行に延びている。共通電極１９も、ＩＴＯ等の透明導電材料を用いて形成されている。なお、画素電極９及び共通電極１９は、上記透明導電材料のほか、クロム等の金属材料を用いて形成することもできる。

各サブ画素領域では、画素電極９及び共通電極１９を構成する帯状電極９ｃ、９ｄ、１９ｃ、１９ｄ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、透過表示領域Ｔに配置された帯状電極９ｃ、１９ｃが、Ｘ軸方向に平行に延びて形成される一方、反射表示領域Ｒに配置された帯状電極９ｄ、１９ｄは、帯状電極９ｃ、１９ｃと交差する方向（斜め方向）に延びて形成されている。

図４に示すサブ画素領域では、Ｘ軸方向に延びる５本の帯状電極９ｃ、９ｄと、これらの帯状電極９ｃ、９ｄの間に配置された５本の帯状電極１９ｃ、１９ｄとの間に電圧を印加し、それにより生じるＸＹ面方向（基板平面方向）の電界（横電界）により液晶を駆動するようになっている。さらに、画素電極９及び共通電極１９が上述した構成とされているので、電圧印加時には透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒのそれぞれに異なる方向の横電界が形成されるようになっている。また、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒの境界部は、同電位の電極である帯状電極１９ｃ及び帯状電極１９ｄによって挟まれるため、この間に電界は印加されず、常に同じ配向状態が維持される。

ＴＦＴ３０は、Ｙ軸方向に延びるデータ線６ａと、Ｘ軸方向に延びる走査線３ａとの交差部近傍に設けられており、走査線３ａの平面領域内に部分的に形成された島状のアモルファスシリコン膜からなる半導体層３５と、半導体層３５と一部平面的に重なって形成されたソース電極６ｂ、及びドレイン電極３２とを備えている。走査線３ａは半導体層３５と平面的に重なる位置でＴＦＴ３０のゲート電極として機能する。

ＴＦＴ３０のソース電極６ｂは、データ線６ａから分岐されて半導体層３５に延びる平面視略逆Ｌ形の配線である。ドレイン電極３２は、その−Ｙ側の端部においてサブ画素領域辺端に沿って延びる接続配線３１ａと電気的に接続されており、当該接続配線３１ａ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３１と電気的に接続されている。容量電極３１は、容量線３ｂと平面的に重なって形成された平面視略矩形状の導電部材であり、容量電極３１上に画素電極９のコンタクト部９ｂが平面的に重なって配置され、同位置に設けられた画素コンタクトホール４５を介して容量電極３１と画素電極９とが電気的に接続されている。また、容量電極３１と容量線３ｂとが平面的に重なる領域に、これら容量電極３１及び容量線３ｂを電極とする蓄積容量７０が形成されている。

次に、図５に示す断面構造をみると、互いに対向して配置されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が挟持されている。ＴＦＴアレイ基板１０の外面側（液晶層５０と反対側）には、位相差板１６と偏光板１４とが順に積層されており、対向基板２０の外面側には、偏光板２４が配設されている。位相差板１６は、透過光に対して略１／４波長の位相差を付与するλ／４位相差板である。位相差板１６を設けることで、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒのリタデーションを調整でき、これにより、反射表示及び透過表示の表示特性を例えばノーマリーブラックに揃えることができる。

ＴＦＴアレイ基板１０は、ガラスや石英、プラスチック等の透光性の基板本体１０Ａを基体としてなり、基板本体１０Ａの内面側（液晶層５０側）には、アルミニウムや銀等の金属膜からなる反射層２９がサブ画素領域内で部分的に形成されている。反射層２９を覆って、酸化シリコン等の透明絶縁材料からなる第１層間絶縁膜１２が形成されている。第１層間絶縁膜１２上に、走査線３ａ及び容量線３ｂが形成されており、走査線３ａ及び容量線３ｂを覆って、酸化シリコン等の透明絶縁材料からなるゲート絶縁膜１１が形成されている。

ゲート絶縁膜１１上に、アモルファスシリコンの半導体層３５が形成されており、半導体層３５に一部乗り上げるようにしてソース電極６ｂと、ドレイン電極３２とが設けられており、これらソース電極６ｂ及びドレイン電極３２と同層の容量線３ｂと対向する位置に容量電極３１が形成されている。ドレイン電極３２は、図４に示したように、接続配線３１ａ及び容量電極３１と一体に形成されている。半導体層３５は、ゲート絶縁膜１１を介して走査線３ａと対向しており、当該対向領域で走査線３ａがＴＦＴ３０のゲート電極を構成している。容量電極３１はこれに対向する容量線３ｂとともに、ゲート絶縁膜１１をその誘電体膜とする蓄積容量７０を形成している。

半導体層３５、ソース電極６ｂ、ドレイン電極３２、及び容量電極３１を覆って、酸化シリコン等からなる第２層間絶縁膜１３が形成されており、第２層間絶縁膜１３上に、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる画素電極９及び共通電極１９が形成されている。第２層間絶縁膜１３を貫通して容量電極３１に達する画素コンタクトホール４５が形成されており、この画素コンタクトホール４５内に画素電極９のコンタクト部９ｂが一部埋設されることで、画素電極９と容量電極３１とが電気的に接続されている。透過表示領域Ｔ及び反射表示領域Ｒには、帯状電極９ｃ、９ｄと、帯状電極１９ｃ、１９ｄとが交互に配置されており、共通電極１９の本線部１９ａは、半導体層３５、ソース電極６ｂ、及びドレイン電極３２と第２層間絶縁膜１３を介して対向する位置に形成されている。画素電極９及び共通電極１９を覆って、配向膜１８が形成されている。

配向膜１８は、光反応性を持つ有機薄膜（配向膜材料）を基板上に形成し、偏向紫外線等を照射することにより、膜内の分子を一方向に配列させて配向機能を持たせたものである。配向膜１８は、図１及び図２に示した配向膜製造用マスク６０を用いて透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒに対して偏光方向の異なる偏光紫外線を照射する配向処理が施されている。そしてこれにより、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとで配向方向の異なる配向領域が形成されている。

一方、対向基板２０の内面側（液晶層５０側）には、カラーフィルタ２２が設けられている。カラーフィルタ２２は、サブ画素領域内で色度の異なる２種類の領域に区画されている構成とすることが好ましい。具体例を挙げると、透過表示領域Ｔの平面領域に対応して第１の色材領域が設けられ、反射表示領域Ｒの平面領域に対応して第２の色材領域が設けられており、第１の色材領域の色度が、第２の色材領域の色度より大きいものとされている構成を採用できる。このような構成とすることで、カラーフィルタ２２を表示光が１回のみ透過する透過表示領域Ｔと、２回透過する反射表示領域Ｒとの間で表示光の色度が異なるのを防止でき、反射表示と透過表示の見映えを揃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２２上には、さらに透明樹脂材料等からなる平坦化膜を積層することが好ましい。これにより対向基板２０表面を平坦化して液晶層５０の厚さを均一化することができ、サブ画素領域内で駆動電圧が不均一になりコントラストが低下するのを防止することができる。

カラーフィルタ２２上には、配向膜２８が形成されている。配向膜２８は、光反応性を持つ有機薄膜（配向膜材料）を基板上に形成し、偏向紫外線等を照射することにより膜内の分子を再配列させて配向機能を持たせたものである。配向膜２８は、図１及び図２に示した配向膜製造用マスク６０を用いて透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒに対して偏光方向の異なる偏光紫外線が照射されている。そして、これにより、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとで配向方向の異なる配向領域が形成されている。

図６は、透過表示領域Ｔ及び反射表示領域Ｒにおける配向処理の方向と電界の印加方向との関係を示す平面図である。図６（ａ）は、画素電極９に電圧を印加しない状態（非選択状態）における液晶分子５１の配向状態を示すサブ画素領域の概略平面図であり、図６（ｂ）は、画素電極９に電圧を印加した状態（選択状態）における液晶分子５１の配向状態を示すサブ画素領域の概略平面図である。

液晶装置１００における各光学軸の配置は、次のようなものである。すなわち、配向膜１８，２８は平面視で同一方向に配向処理されており、その配向方向は、透過表示領域ＴではＹ軸に対して角度θだけ傾いた方向（符号１５１）であり、反射表示領域ＲではＹ軸と平行な方向（符号１５２）である。また、ＴＦＴアレイ基板１０側の偏光板１４の透過軸は透過表示領域Ｔの配向膜１８，２８の配向方向（Ｙ軸に対して角度θだけ傾いた方向）と直交する方向に配置され、対向基板２０側の偏光板２４の透過軸は、偏光板１４の透過軸と直交する方向（透過表示領域Ｔの配向膜１８，２８の配向方向と平行な方向）に配置されている。

なお、配向方向としては任意の方向を選択することができるが、画素電極９と共通電極１９との間に形成される横電界の主方向ＥＦｔ，ＥＦｒと交差する方向（一致しない方向）とする。上記配向方向と横電界方向との関係は、液晶層５０のリタデーションや偏光板１４，２４の光学軸配置に応じて適宜選択することができ、本実施形態の場合は、透過表示領域Ｔにおける横電界の方向ＥＦｔはＹ軸方向に平行であり、反射表示領域Ｒにおける横電界の方向ＥＦｒはＹ軸に対して概ね４５°傾いた方向である。

上記構成を具備した液晶装置１００は、ＩＰＳ方式の液晶装置であり、ＴＦＴ３０を介して画素電極９に画像信号（電圧）を印加することで、画素電極９と共通電極１９との間に基板面方向の電界を生じさせ、かかる電界によって液晶を駆動し、各サブ画素ごとの透過率／反射率を変化させて画像表示を行うものとなっている。

次に、液晶装置１００の表示動作について説明する。図６（ａ）に示すように、画素電極９に電圧を印加しない状態では、液晶層５０を構成する液晶分子５１は、透過表示領域Ｔでは符号１５１の方向、反射表示領域Ｒでは符号１５２の方向に沿ってそれぞれ配向した状態となっている。先に記載のように液晶層５０を挟持して対向する配向膜１８，２８は平面視で同一方向に配向処理されているので、液晶分子５１は基板間で一方向に水平配向している。そして、かかる配向状態の液晶層５０に対して画素電極９及び共通電極１９を介して電界を作用させると、図６（ｂ）に示すように、透過表示領域Ｔでは帯状電極９ｃ、１９ｃの幅方向（Ｙ軸方向）に沿う電界ＥＦｔが作用し、Ｙ軸方向に沿って液晶分子５１が配向する。一方、反射表示領域Ｒでは、帯状電極９ｄ、１９ｄの延在方向が透過表示領域Ｔの帯状電極９ｃ、１９ｃとは異なる方向であるため、透過表示領域Ｔとは異なる方向の電界ＥＦｒが形成され、液晶分子５１はその方向に沿って配向する。

液晶装置１００は、このような液晶分子５１の配向状態の差異に基づく複屈折性を利用して明暗表示を行うようになっており、さらに透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとで電圧印加時の液晶分子５１の動作を異ならせることで、それぞれの領域で適切な透過率／反射率を得られるようにしている。

以上説明したように、本実施形態では、露光マスクと偏光板とを一体に形成した配向膜製造用マスク６０を用いて配向処理を行うため、それぞれを別体として用いる従来の方法に比べて、アライメント作業に要する作業者の負担を軽減することができる。また、偏光層６３と同時にアライメントマークＡ２が形成されるため、配向処理を行う領域と偏光層６３との位置合わせを精密に行うことができ、マスク自体の製造も容易になる。

また、偏光層６３に、金属細線の延在方向がそれぞれ異なる複数の偏光層６４，６５が設けられているので、配向膜材料１８ｄに対して複数の異なる直線偏光を同時に照射することができ、容易にマルチ配向を実現できる。また、複数の偏光層６４，６５の位置合わせを１回の工程で行うことができるため、作業者の負担も軽減できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

また、上述の実施形態では、本発明の配向膜製造用マスクを液晶装置の製造方法に適用した例を説明したが、本発明の配向膜製造用マスクは液晶装置の製造方法に限らず、液晶ポリマーを用いた位相差板等の光学異方体の製造方法にも適用可能である。この場合、光学異方体を製造する機材上に配向膜を形成し、該配向膜の配向処理を本発明の配向膜製造用マスクを用いて行う。そして、これにより製造された配向膜上に液晶ポリマーを塗布し、液晶ポリマーを配向させた状態で硬化し、光学異方体を完成する。

配向膜に光配向処理を行う工程を説明する説明図である。 光配向処理を詳細に説明する説明図である。 配向膜製造用マスクの詳細を説明する説明図である。 液晶装置の１サブ画素領域の平面構成図である。 図４のＡ−Ａ’線に沿う断面構成図である。 液晶装置の動作説明図である。

符号の説明

１０Ａ…基材、１８，２８…配向膜、１８ｄ…配向膜材料、６０…配向膜製造用マスク、６１…基材、６４，６５…偏光層、６６，６７…金属細線、６８…遮光層、Ａ２…アライメントマーク、ｄ１，ｄ２…金属細線のピッチ、Ｋ…偏光層の境界部、Ｌ０…光、Ｌ１，Ｌ２…直線偏光

Claims (11)

1. 配向膜材料に直線偏光を照射する工程に用いる配向膜製造用マスクであって、
   前記光を透過する透光性基材と、前記透光性基材上に設けられ、複数の金属細線が光の波長よりも短い周期で交互にストライプ状に配列されてなる偏光層と、前記透光性基材上に設けられ、前記偏光層と同じ金属材料によって形成されたアライメントマークとを備えたことを特徴とする配向膜製造用マスク。
2. 前記透光性基材上には、前記金属細線の延在方向がそれぞれ異なる複数の偏光層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の配向膜製造用マスク。
3. 前記複数の偏光層の金属細線のピッチは互いに等しいことを特徴とする請求項２に記載の配向膜製造用マスク。
4. 前記複数の偏光層の金属細線は、隣接する偏光層同士の境界部で互いに接続されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の配向膜製造用マスク。
5. 前記偏光層の周囲に、前記偏光層と同じ金属材料によって形成された遮光層が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の配向膜製造用マスク。
6. 前記偏光層は前記光を吸収可能な金属材料によって形成され、前記偏光層を透過する直線偏光以外の直線偏光は前記偏光層によって吸収されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の配向膜製造用マスク。
7. 基材上に配向膜材料を配置する工程と、
   前記基材上に、複数の金属細線が光の波長よりも短い周期で交互にストライプ状に配列されてなる偏光層及び該偏光層と同じ金属材料で形成されたアライメントマークを備えた配向膜製造用マスクを配置し、前記アライメントマークを用いて前記配向膜製造用マスクと前記基材とを位置合わせする工程と、
   前記配向膜製造用マスクに設けられた複数の前記偏光層を介して前記配向膜材料に直線偏光を照射することにより前記配向膜材料に対して配向特性を付与する工程と、を備えたことを特徴とする液晶装置の製造方法。
8. 前記配向膜製造用マスクとして、前記金属細線の延在方向がそれぞれ異なる複数の偏光層を備えた配向膜製造用マスクを用いることを特徴とする請求項７に記載の液晶装置の製造方法。
9. 前記配向膜製造用マスクとして、前記複数の偏光層の金属細線のピッチが互いに等しい配向膜製造用マスクを用いることを特徴とする請求項８に記載の液晶装置の製造方法。
10. 前記配向膜製造用マスクとして、前記偏光層の周囲に前記偏光層と同じ金属材料で形成された遮光層が設けられた配向膜製造用マスクを用いることを特徴とする請求項８又は９に記載の液晶装置の製造方法。
11. 前記配向膜製造用マスクとして、前記偏光層が前記光を吸収可能な金属材料によって形成された配向膜製造用マスクを用いることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかの項に記載の液晶装置の製造方法。

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