WO2010131495A1 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

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WO2010131495A1
WO2010131495A1 PCT/JP2010/050621 JP2010050621W WO2010131495A1 WO 2010131495 A1 WO2010131495 A1 WO 2010131495A1 JP 2010050621 W JP2010050621 W JP 2010050621W WO 2010131495 A1 WO2010131495 A1 WO 2010131495A1
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liquid crystal
crystal display
display device
tip
conductive film
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PCT/JP2010/050621
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原義仁
中田幸伸
渡邊啓三
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シャープ株式会社
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    • G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/1393—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the birefringence of the liquid crystal being electrically controlled, e.g. ECB-, DAP-, HAN-, PI-LC cells

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to a vertical alignment type liquid crystal display device in which a voltage is applied to liquid crystal using comb-like electrodes and a method for manufacturing the same.
  • Liquid crystal display devices are used in various fields, taking advantage of their thin and light weight and low power consumption. There are various display modes in the liquid crystal display device, but a vertical alignment (VA) mode is known as a liquid crystal display device that can obtain a high contrast ratio.
  • VA vertical alignment
  • MVA-LCD Multi-domain vertical alignment type liquid crystal display device
  • a comb-like electrode called a line-and-space is known as a configuration provided with an electrode extraction portion (slit) or the like (see, for example, Patent Document 2).
  • the comb-like electrode it is important that the interval between adjacent electrodes is constant. Thereby, the orientation of the liquid crystal can be regulated in a certain direction.
  • the comb-like electrode is formed, for example, by combining an exposure process and an etching process. Specifically, first, a conductive film (electrode film) is formed, a resist film is provided on the conductive film, and exposure / development processing using a photomask is performed to form a resist pattern having a desired pattern. . Next, an electrode pattern having a desired shape is obtained by etching the conductive film using the resist pattern as a mask.
  • the exposure process although the side part of the electrode pattern of the comb-like electrode is a straight line, the exposure process can be performed satisfactorily.
  • the tip part since the tip part has a corner part, a diffraction failure occurs during the exposure process.
  • the shape of the tip portion of the obtained electrode is a rounded tip. This tendency is particularly noticeable when the pattern width is narrowed. Even if diffraction failure does not occur, it is difficult to form a corner with an acute angle at the tip of the electrode in the subsequent etching process, and the tip of the electrode is still rounded. Shape.
  • the distance between the electrodes becomes wider at the tip portion than at the center portion, and liquid crystal alignment defects are likely to occur at this portion.
  • a non-translucent region is generated around the tip of the branch portion of the electrode, and the translucency is lowered.
  • the viewing angle may be narrowed due to poor alignment of the liquid crystal, and the response speed may be slowed. Therefore, further improvement in display characteristics is desired.
  • the present invention has been made in view of the above situation, and in a vertical alignment type liquid crystal display device in which a voltage is applied to liquid crystal using a comb-like electrode, the alignment defect of the liquid crystal generated at the tip of the electrode is reduced. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device having excellent display characteristics and a method for manufacturing the same.
  • the present inventors have made various studies on a vertical alignment type liquid crystal display device in which a voltage is applied to the liquid crystal using comb-like electrodes. First, it was found that it was caused by the rounded shape of the ball, and that the tip of the electrode was formed in such a shape was caused by the exposure process and the etching process at the time of electrode formation. In addition, in the etching process using this resist pattern, the shape of the mask pattern used for the exposure process is configured to correct the tip shape of the electrode, thereby reducing the roundness of the tip of the resist pattern. In addition, it has been found that a liquid crystal display device with excellent display characteristics can be obtained by reducing the occurrence of rounding of the tip near the tip of the electrode, thereby reducing the alignment failure of the liquid crystal. The present inventors have arrived at the present invention.
  • the present invention is a method of manufacturing a liquid crystal display device in which an electrode for applying a voltage to a liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates is provided, and the present invention relates to a resist film formed on a conductive film.
  • the liquid crystal display device is provided with a light shielding or translucent pattern including a branch portion, and the branch portion is provided with a wide portion at a tip.
  • the method for manufacturing a liquid crystal display device forms comb-like electrodes in a vertical alignment type liquid crystal display device.
  • a comb-like electrode is formed by forming a conductive film and a resist film on a support substrate such as glass or resin, and performing a resist pattern by exposing and developing the resist film, and the resulting resist pattern It is obtained by performing the electrode pattern formation process which performs an etching process by using as a mask.
  • the conductive film examples include a transparent conductive film, a reflective conductive film, or a laminate of a transparent conductive film and a reflective conductive film.
  • the transparent conductive film examples include a film made of a conductive material having high light transmittance such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), and zinc oxide.
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • zinc oxide aluminum (Al), silver (Ag), chromium (Cr), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), tantalum (Ta), tungsten (W), platinum
  • Examples thereof include conductive materials having high light reflectivity such as (Pt) and gold (Au), and films formed of these alloys.
  • the photomask used in the exposure process of the resist pattern forming process has a light shielding or translucent pattern including a trunk and a plurality of branches branched from the trunk to form comb-like electrodes. And in this invention, the wide part is provided in the front-end
  • the tip of the branch portion of the resist pattern is not extremely smaller than the width of the branch portion, specifically, the width of the central portion of the branch portion.
  • the etching process is performed using the resist pattern in which the extreme tip constriction is not generated at the tip of the branch portion as described above. Therefore, the electrode pattern having a good pattern shape is used. Is obtained.
  • the etching process may be either a dry etching process or a wet etching process.
  • the influence is small compared to the etching process using a resist pattern having a rounded tip at the tip.
  • the rounding of the constriction at the tip of the branch portion is reduced, and a good liquid crystal alignment state is obtained around the branch portion, so that good display characteristics can be obtained.
  • the resist pattern after the etching process is removed by an ashing process.
  • the configuration of the liquid crystal display device of the present invention is not particularly limited by other components as long as such components are essential.
  • the photomask preferably has the wide portion wider than the interval between adjacent branch portions. This is because between adjacent branch portions serves as a light shielding portion, and in order to increase the light transmittance, it is preferable that the adjacent branch portions be as narrow as possible.
  • the wide portion of the photomask preferably has a larger area than the tip of the branch portion of the electrode obtained by the electrode pattern forming step.
  • the photomask includes a cross-shaped trunk that divides each pixel into four regions when viewed from the normal direction of the mask surface, and the inside of each region with respect to the trunk. It has a light-shielding or translucent pattern composed of a plurality of obliquely extending branches, and the angles between the lines connecting the tips on the pixel boundary side and the short sides at the tips are 0 ° to The thing in the range of 30 degrees is mentioned.
  • the electrode obtained in the above embodiment has a pattern shape having a cross-shaped trunk portion that divides each pixel into four regions and a plurality of branch portions extending obliquely with respect to the trunk portion in each region. In this way, the electrodes divide each pixel into four regions, whereby the liquid crystal can be evenly aligned and a wide viewing angle can be obtained. In addition, since poor alignment of the liquid crystal is unlikely to occur at the tip of the electrode branch, it is possible to further improve the viewing angle, increase the response speed, and provide excellent ⁇ characteristics. A liquid crystal display device can be realized.
  • the present invention is also a liquid crystal display device having a first substrate, a liquid crystal layer, and a second substrate in this order, wherein the first substrate includes a trunk and a plurality of branches branched from the trunk.
  • the pixel electrode has a voltage applied to the liquid crystal layer, and the adjacent branch portions have substantially the same interval between the central portion of the branch portions and the tip end side.
  • the adjacent branch portions of the pixel electrode have substantially the same or narrower distance between the center portions of the branch portions and the distance between the tip ends.
  • the liquid crystal display device of the present invention performs display by changing the retardation of the liquid crystal layer by changing the voltage applied to the liquid crystal layer. More specifically, it is a vertical alignment type liquid crystal display device in which the alignment state of the liquid crystal is regulated by comb-like pixel electrodes.
  • the vertical alignment type (VA mode) is a negative type liquid crystal having negative dielectric anisotropy, and the liquid crystal molecules are substantially aligned with respect to the substrate surface when the voltage is less than a threshold voltage (for example, no voltage is applied).
  • a threshold voltage for example, no voltage is applied
  • This is a display mode in which liquid crystal molecules are tilted substantially horizontally with respect to the substrate surface when a voltage higher than a threshold value is applied.
  • the liquid crystal molecule having negative dielectric anisotropy refers to a liquid crystal molecule having a larger dielectric constant in the minor axis direction than in the major axis direction.
  • the pixel electrode is usually provided for each pixel and is used for applying a voltage to the liquid crystal layer.
  • the pixel electrode there is a form in which the inside of the pixel is divided into four regions by a cross-shaped trunk, and a plurality of branches extend to each of the four regions. At this time, from the viewpoint of improving viewing angle characteristics, the four regions extend in the 45 ° direction when the extending directions of the cross-shaped trunk are 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °, respectively.
  • It is composed of a region provided with branches, a region provided with branches extending in the direction of 135 °, a region provided with branches extending in the direction of 225 °, and a region provided with branches extending in the direction of 315 °. It is preferable.
  • the liquid crystal display device of the present invention has a display region including a region where branches and slits (pixel electrode non-forming portions) are alternately arranged. If the liquid crystal alignment control means is only the pixel electrode and no alignment control means is provided on the substrate opposite to the substrate on which the pixel electrode is formed, the branch of the pixel electrode is used from the viewpoint of stabilizing the liquid crystal alignment.
  • the width of the central part of the part is preferably 4 ⁇ m or less, and the width of the central part of the slit is also preferably 4 ⁇ m or less.
  • the region where the trunk portion of the pixel electrode is disposed is preferably used as a reflection region.
  • the alignment directions of the liquid crystals in the four areas are different from each other, and the trunk is arranged. Regions become boundaries of different orientations. For this reason, in the region where the trunk portion is disposed, the alignment of the liquid crystal is difficult to stabilize, which may cause display roughness.
  • reflective display is not designed based on high display quality compared to transmissive display, so even if it is used as a reflective area without shading the trunk, the influence on display quality can be kept small, and the aperture ratio Improvements can be made.
  • a photomask having a pattern shape for correcting the tip shape of the branch portion is used, thereby causing liquid crystal alignment failure at the tip portion.
  • Difficult comb-like electrodes can be formed.
  • the distance between the central part of the adjacent branch parts and the distance on the tip side are substantially the same, or the distance on the tip side is narrow, or the tips are connected to each other.
  • a liquid crystal display device including such an electrode can reduce alignment defects of liquid crystal and obtain good display characteristics.
  • FIG. 2 is a schematic plan view illustrating a configuration of a first substrate of the liquid crystal display device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic plan view showing an enlarged main part of the pixel electrode shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a liquid crystal display device at a position along line AB in FIG. 1.
  • (A)-(d) is a cross-sectional schematic diagram explaining each process for manufacturing the 1st board
  • FIG. (A) is a plane schematic diagram of the photomask according to the first embodiment
  • (b) is an enlarged schematic plan view showing the main part of the photomask shown in (a), and (c) is a photomask.
  • FIG. 4D is an enlarged schematic plan view showing the tip of the branch portion of the pixel electrode
  • FIG. 4E is an enlarged schematic plan view showing the tip of the resist pattern.
  • (A)-(c) is the enlarged schematic diagram of the principal part which shows another form of the mask pattern based on Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 5A is a schematic plan view of a pixel electrode according to Embodiment 2
  • FIG. 5B is a schematic plan view of a photomask
  • FIG. 5C is a schematic plan view showing an ON state of a liquid crystal display device. is there.
  • (A) is the plane schematic diagram of the pixel electrode which concerns on Embodiment 2
  • (b) is the plane schematic diagram which expanded the principal part of the pixel electrode shown to (a).
  • FIG. 3 is a schematic plan view illustrating an on state of the liquid crystal display device according to the first embodiment.
  • A is the plane schematic diagram of the photomask which concerns on the comparative example 1
  • (b) is the plane schematic diagram which expanded the principal part of the photomask.
  • (A) is the plane schematic diagram of the resist pattern which concerns on the comparative example 1
  • (b) is the plane schematic diagram which expanded the principal part of the resist pattern
  • (c) is an ON state of a liquid crystal display device. It is a plane schematic diagram to show. 6 is a graph showing the magnitude of transmittance of Example 1 and Comparative Example 1.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of the first substrate of the liquid crystal display device according to this embodiment
  • FIG. 2 is an enlarged schematic plan view of the main part of the pixel electrode shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the liquid crystal display device at a position along the line AB in FIG.
  • the liquid crystal display device 200 includes a first substrate 10, a second substrate 60 provided to face the first substrate 10, and the first substrate 10 and the second substrate 60. And a liquid crystal layer 100 provided so as to be sandwiched therebetween.
  • the first substrate 10 has a plurality of gate signal lines 13 extending in parallel to each other via a base coat film on the glass substrate 11, and a plurality of source signal lines 16 orthogonal to the gate signal lines 13 and extending in parallel to each other, A thin film transistor (TFT) 30 is provided at each intersection of the gate signal line 13 and the source signal line 16.
  • the gate signal line 13 is formed of a TiN / Al / Ti laminate.
  • the source signal line 16 is formed of an Al / Ti laminate.
  • the gate signal line 13 and the source signal line 16 are covered with a gate insulating film 15, and the drain electrode 17 formed on the gate insulating film 15 is connected via a contact hole 31 formed in the interlayer insulating film 18. It has a configuration connected to the pixel electrode 19 (19a).
  • the TFT 30 includes a gate electrode connected to the gate signal line 13, a source electrode connected to the source signal line 16, and a drain electrode 17 electrically connected to the pixel electrode 19 through the contact hole 31.
  • the pixel electrode 19 is formed in a cross shape in each pixel, and includes a trunk portion 19a that divides the inside of the pixel into four regions, and a plurality of branch portions 19b that extend from both sides of the trunk portion 19a.
  • the branch portions 19b are formed to extend in different directions in the four regions divided by the trunk portion 19a.
  • the region includes a region provided with a branch portion extending in the direction of 225 °, a region provided with a branch portion extending in the direction of 225 °, and a region provided with a branch portion extending in the direction of 315 °.
  • the liquid crystal is aligned in four directions as indicated by arrows a to d, and a uniform display can be obtained in a wide viewing angle.
  • the liquid crystal layer 100 is not particularly limited as long as it is used in a vertical alignment (VA) mode liquid crystal display device.
  • a nematic liquid crystal having negative dielectric anisotropy may be used. it can.
  • the vertical alignment can be typically realized by using a vertical alignment film (not shown) made of polyimide or the like.
  • the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 100 are perpendicular to the surface of the alignment film formed on the surfaces of the first substrate 10 and the second substrate 60 on the liquid crystal layer side when no voltage is applied (off state). And tilt in the horizontal direction in a state where a voltage equal to or higher than the threshold is applied (ON state).
  • the second substrate 60 is, for example, a color filter substrate.
  • a color filter layer 62, an insulating layer 63, and a counter electrode 64 made of ITO are formed on the main surface of the glass substrate 61.
  • the surface of the glass substrates 11 and 61 opposite to the side where the liquid crystal layer 100 is provided is not shown here, but a polarizing element, a retardation film, or the like.
  • a polarizing element for example, a material obtained by adsorbing and orienting an anisotropic material such as an iodine complex having dichroism on a polyvinyl alcohol (PVA) film can be used.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • the branch portion 19b of the pixel electrode 19 is formed so that the width W2 at the tip is wider than the width W1 at the central portion, and the adjacent branch As for the part 19b, the space
  • the liquid crystal display device 200 configured as described above is manufactured as follows. First, the manufacturing method of the 1st board
  • FIG. 4A shows a state in which a conductive film is formed by the conductive film forming step and a resist film is formed by the resist film forming step on the substrate for forming the first substrate 10.
  • the substrate in such a state is obtained as follows. First, a base coat film is formed on the main surface of the cleaned glass substrate 11, various wirings such as the gate signal line 13, TFT 30, etc. are formed, covered with the gate insulating film 15, and then the drain electrode 17 is formed. . Then, the main surface of the substrate is covered with an interlayer insulating film 18, and a contact hole 31 is formed in the interlayer insulating film 18.
  • a conductive film forming step for forming the conductive film 20 on the main surface of the substrate having the above structure is performed.
  • the conductive film 20 is formed so as to cover the entire surface of the substrate by a method such as sputtering.
  • a conductive material having a high light reflectance such as W, Pt, or Au, a reflective conductive film formed of an alloy thereof, a laminate of a transparent conductive film and a reflective conductive film, or the like can be used.
  • a resist film 25 is formed so as to cover the obtained conductive film 20.
  • a negative resist film is described here as an example, a positive resist film can also be used.
  • FIG. 4B is a schematic cross-sectional view illustrating a resist pattern forming process.
  • a photomask 50 is disposed on the top of the substrate on which the resist film 25 is formed, and an exposure process for irradiating light 55 through the photomask 50 is performed.
  • FIG. 5A is a schematic plan view of the photomask 50 according to the present embodiment
  • FIG. 5B is an enlarged schematic plan view showing the main part of the photomask 50 shown in FIG.
  • (c) is the plane schematic diagram which expanded the area
  • (d) is an enlarged plan view schematically illustrating the tip of the branch portion of the pixel electrode according to the present embodiment
  • (e) is an enlarged plan view schematically illustrating the tip of the resist pattern.
  • the photomask 50 has a cross-shaped trunk 51a that divides each pixel into four regions and a direction orthogonal to the trunk 51a when the mask surface is viewed from the normal direction. It has a light transmitting part (slit) 51 composed of a plurality of branch parts 51b arranged at a fixed angle with respect to each other, and a light shielding part (slit) 52 between the branch parts 51b.
  • slit light transmitting part
  • the branch portion 51b has a wide portion 60 formed at the tip.
  • the width d2 of the wide portion 60 is wider than the central width d1 of the branch portion 51b (d1 ⁇ d2).
  • the width d2 of the wide portion 60 is wider than the interval between the branch portions 51b, that is, the width d3 of the central portion of the light shielding portion 52. This is to reduce the roundness of the tip of the branch portion 19b of the pixel electrode 19 by correcting the roundness of the tip of the branch portion in a resist pattern described later.
  • the area of the wide portion 60 is set to be larger than the area of the tip of the branch portion 19 b of the pixel electrode 19.
  • the area of the wide portion 60 is the distance P1 or P2 from the intersection M between the long side m1 and the long side m2 and the long side m1 and the long side m2 of the branch 51b in FIG.
  • the area of the tip of the branch portion 19b of the pixel electrode 19 refers to the area surrounded by the long side n1, the short side n2, and the straight line n3 of the branch portion 19b in FIG.
  • the straight line n3 is a line connecting points that are equidistant from the intersection of the short side n1 and the side n2.
  • the length of the line L connecting the tip of the branch portion 51b is long.
  • the angle ⁇ formed with the side m2 is preferably in the range of 0 ° to 30 °. If the angle ⁇ exceeds 30 °, the wide portion 60 becomes an acute angle and the area becomes small, so that a sufficient correction effect cannot be obtained.
  • a pixel in which the width d2 of the wide portion 60 is wider than the interval d3 between adjacent branch portions 51b is shifted from 45 °, 135 °, 225 °, and 315 ° of the branch portion 19b that determines liquid crystal alignment. This is preferable from the viewpoint of determining the liquid crystal alignment direction at the boundary.
  • the wide portion 60 is preferably in the range of 0.5 to 3 ⁇ m from the intersection M between the line L connecting the tips of the branch portions 51b and the extended line of the long side m1. If the wide portion is in the range of less than 0.5 ⁇ m from the intersection point M, a sufficient tip correction effect cannot be obtained, and if it is in the range of more than 3 ⁇ m from the intersection point M, the tip shape of the obtained pixel electrode is more than the desired shape. May become too large.
  • a resist pattern 25a is formed as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 5E, the tip of the resist pattern 25a is not rounded and has an ideal shape.
  • an electrode pattern forming process is performed in which the conductive film 20 is etched through the obtained resist pattern 25a.
  • the etching process may be either a dry etching process or a wet etching process. Since the resist pattern 25a is not rounded at the end of the branch portion as described above, even if the end of the branch portion of the conductive film is slightly rounded by the etching process, the degree is small.
  • a pixel electrode 19 is obtained in which no rounded tip is formed at the tip of the branch portion 19b.
  • the second substrate 60 is obtained by forming the color filter layer 62 on the main surface of the glass substrate 61 and covering it with the insulating layer 63, and then forming the counter electrode 64 made of ITO by sputtering or the like. .
  • the sealing material is not particularly limited, and an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, or the like can be used.
  • the pixel electrode 19 having a good pattern shape can be obtained on the first substrate. Therefore, the liquid crystal display near the tip of the branch portion 19b of the pixel electrode 19 can be obtained. It is possible to suppress orientation fluctuation. As a result, the black display region generated when a voltage is applied can be reduced, and the light transmittance can be improved by about 5%. In addition, since the alignment defects of the liquid crystal can be reduced, it is possible to suppress variations in luminance and a decrease in response speed, and an image display with a wide viewing angle can be realized.
  • FIG. 6A shows an example in which a rectangular wide portion 60a is formed at the tip of the branch portion 51b, and the width of the wide portion 60a is r1.
  • FIG. 6B is an example in which a rectangular wide portion 60b is formed at one corner of the tip of the branch portion 51b, and the width of the wide portion 60b is r2.
  • FIG. 6C shows an example in which a rectangular wide portion 60c is formed at two corners at the tip of the branch portion 51b, and the width of the wide portion 60c is r3. Even with such a configuration, the same effect as described above can be obtained.
  • the wide portions 60a to 60c are not limited to a strict rectangular shape, and may be a circular shape, a rounded rectangular shape, an ellipse, or the like, and a protrusion or the like is further formed on the rectangular portion. Also good.
  • Embodiment 2 In the present embodiment, an example using a photomask having the wide portion 60a shown in FIG. 6A will be described. Components having the same configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • FIG. 7A is a schematic plan view of a pixel electrode according to the present embodiment
  • FIG. 7B is a schematic plan view of a photomask
  • FIG. 7C is a schematic plan view showing an ON state of a liquid crystal display device.
  • the pixel electrode 119 having a rectangular branch tip can be realized by using a photomask 51 having the shape shown in FIG.
  • the obtained liquid crystal display device 210a has a light shielding portion reduced at the tip of the pixel electrode 119. Even with such a configuration, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • FIGS. 8A and 8B are a schematic plan view showing the configuration of the pixel electrode 219 in which the ends of the branch portions are connected, and a schematic plan view showing an enlarged main part.
  • the tips of the branch portions 19b are connected. This is a case where the interval f1 is 0 in the first embodiment.
  • the portion where the tips of the branch portions 19b are connected serves as a light shielding region, so that the light transmittance of the liquid crystal display device is lower than that of the first embodiment.
  • the interval between the adjacent branch portions 19b is substantially uniform from the base end portion to the tip end of the branch portion 19b, a good liquid crystal alignment state can be obtained. Thereby, the response speed can be improved and the display characteristics can be improved.
  • adjacent branch portions 19b may have substantially the same center portion gap g1 and tip side interval f1. That is, a relationship of g1 ⁇ f1 ⁇ 0 is established between the central portion g1 of the branch portion 19b and the front end side interval f1.
  • Example and comparative example which concern on the said Embodiment 1 are shown.
  • Example 1 In this embodiment, a mask having a pattern shown in FIGS. 5A and 5B is used as a mask used in the exposure process.
  • As the mask pattern 50 a pattern in which the center width d1 of the branch portion 51b is 2.5 ⁇ m and the width d2 of the wide portion 60 is 3.5 ⁇ m is used.
  • the exposure conditions were adjusted by adjusting the exposure with the dimension of the width d1 of the mask.
  • the mask pattern 50 having the above shape has almost no light diffraction failure at the tip of the branch portion 51b, and the obtained pixel electrode 19 has an ideal shape at the tip of the branch portion 51b as shown in FIGS. It became close to.
  • the liquid crystal display device was assembled using the 1st board
  • FIG. 9 is a schematic plan view illustrating an ON state of the liquid crystal display device 200a according to the first embodiment.
  • the liquid crystal display device 200a includes a display area 70 and a non-display area 80 in each pixel.
  • the liquid crystal display device 200a there is almost no liquid crystal alignment defect because no constriction rounding occurs at the tip of the branch portion 19b of the pixel electrode 19.
  • the tip of the branch portion 19b of the pixel electrode 19 there are few portions that become the non-display region 80 shown in black, and a high light transmittance can be obtained.
  • Comparative Example 1 10 and 11 show a configuration of a photomask, a resist pattern, and a liquid crystal display device according to Comparative Example 1.
  • FIG. 10A is a schematic plan view of a photomask according to Comparative Example 1
  • FIG. 10B is an enlarged schematic plan view showing the main part of the photomask
  • FIG. These are the plane schematic diagrams of a resist pattern
  • (b) is the plane schematic diagram which expanded the principal part of the resist pattern
  • (c) is a plane schematic diagram which shows the ON state of a liquid crystal display device.
  • the mask pattern 150 includes a trunk portion 151a and a plurality of branch portions 151b arranged at a fixed angle with respect to a direction orthogonal to the trunk portion 151a. It has the light part 151 and the light-shielding part 152 between the branch parts 151b.
  • the branch portion 151b has the same center width d1 and tip width d4.
  • the electrode has a shape in which the tip is narrowed and rounded at the branch portion 119 b of the pixel electrode 119.
  • the transmittance of the obtained liquid crystal display device was measured, the transmittance was inferior to that of Example 1 by about 5.94%.

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Abstract

本発明は、くし歯状電極を用いて液晶に電圧を印加する垂直配向型の液晶表示装置において、電極の先端で生じる液晶の配向不良を低減でき、高いコントラスト及び白輝度を有し、表示特性に優れた液晶表示装置及びその製造方法を提供する。本発明の液晶表示装置の製造方法は、一対の基板間に挟持された液晶層に電圧を印加するための電極が設けられた液晶表示装置の製造方法であって、導電膜上に形成されたレジスト膜に対してフォトマスクを介して露光処理するレジストパターン形成工程と、上記レジストパターンを介して上記導電膜をエッチング処理する電極パターン形成工程とを含み、上記フォトマスクは、幹部と、上記幹部から分岐した複数の枝部とを備える遮光又は透光パターンを備え、上記枝部は、先端に幅広部が設けられている液晶表示装置の製造方法である。

Description

液晶表示装置及びその製造方法
本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関する。より詳しくは、くし歯状電極を用いて液晶に電圧を印加する垂直配向型の液晶表示装置及びその製造方法に関するものである。
液晶表示装置は、薄型で軽量、かつ低消費電力といった特長を活かし、様々な分野で用いられている。液晶表示装置には、各種の表示モードがあるが、高いコントラスト比が得られる液晶表示装置として、垂直配向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ：ＶＡ）モードが知られている。
また、ＶＡモードの液晶表示装置において、液晶の配向方向を容易に規制できるものとして、負の誘電率異方性を有する液晶を垂直配向させ、配向規制用の構造物として電極の抜き部（スリット）等を設けたマルチドメイン垂直配向型（Ｍｕｌｔｉ－ｄｏｍａｉｎ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）の液晶表示装置（以下、ＭＶＡ－ＬＣＤと称す。）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
ＭＶＡ－ＬＣＤにおいて、電極の抜き部（スリット）等を設けた構成としては、ライン・アンド・スペースと呼ばれるくし歯状電極が知られている（例えば、特許文献２参照。）。くし歯状電極では、隣接する電極間の間隔が一定であることが重要である。これにより、液晶の配向を一定の方向に規制できる。
特開２００３－１４９６４７号公報 特開２００６－３３０３７５号公報
しかしながら、くし歯状電極を製造するに際し、隣接する電極間の間隔を一定にすることは難しい。これは、以下の理由による。くし歯状電極は、例えば、露光処理とエッチング処理とを組み合わせることにより形成される。具体的には、まず、導電膜（電極膜）を形成し、この導電膜上にレジスト膜を設けてフォトマスクを用いた露光・現像処理を行って、所望のパターンを有するレジストパターンを形成する。次いで、このレジストパターンをマスクとして、導電膜にエッチング処理を施すことで、所望の形状の電極パターンが得られる。
ここで、露光処理においては、くし歯状電極の電極パターンの側部は直線であるため良好に露光処理できるものの、先端部は角部を有する構造であるために露光処理時に回折不良が生じて、得られた電極の先端部の形状は、先すぼまりの丸みを帯びた形となる。特に、パターン幅が狭くなったときには、この傾向が顕著である。また、回折不良が生じない場合であっても、続くエッチング処理では、電極の先端に鋭角を持った角部を形成することは難しく、やはり電極の先端部は、先すぼまりの丸みを帯びた形状となる。
上記のように、電極の先端部が先すぼまりの丸みを帯びた形状になると、電極間の間隔が中央部よりも先端部において広くなり、この部分で液晶の配向不良が生じやすくなる。これにより、得られた液晶表示装置は、電極の枝部の先端周辺に非透光領域が生じて透光率が低下する。また、液晶の配向不良によって視野角が狭くなったり、応答速度が遅くなることもあり、より一層の表示特性の向上が望まれている。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、くし歯状電極を用いて液晶に電圧を印加する垂直配向型の液晶表示装置において、電極の先端で生じる液晶の配向不良を低減して表示特性に優れた液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、くし歯状電極を用いて液晶に電圧を印加する垂直配向型の液晶表示装置について種々検討したところ、電極の先端で生じる液晶の配向不良は、電極の先端が先すぼまりの丸まった形状になることに起因することをまず見いだし、電極の先端がこのような形状となるのは、電極形成時の露光処理及びエッチング処理に起因することを見いだした。そして、露光処理に用いるマスクパターンの形状を電極の先端形状を補正する構成とすることで、レジストパターンの先端部の先すぼまりの丸みを低減できることから、このレジストパターンを用いたエッチング処理においても電極の先端付近における先すぼまりの丸みの発生を低減でき、これにより液晶の配向不良を低減して、表示特性に優れた液晶表示装置が得られることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明は、一対の基板間に挟持された液晶層に電圧を印加するための電極が設けられた液晶表示装置の製造方法であって、導電膜上に形成されたレジスト膜に対してフォトマスクを介して露光処理するレジストパターン形成工程と、上記レジストパターンを介して上記導電膜をエッチング処理する電極パターン形成工程とを含み、上記フォトマスクは、幹部と、上記幹部から分岐した複数の枝部とを備える遮光又は透光パターンを備え、上記枝部は、先端に幅広部が設けられている液晶表示装置の製造方法である。
本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、垂直配向型の液晶表示装置において、くし歯状の電極を形成するものである。くし歯状の電極は、ガラスや樹脂等の支持基板に導電膜及びレジスト膜を形成し、レジスト膜に露光・現像処理を行ってレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、得られたレジストパターンをマスクとしてエッチング処理を行う電極パターン形成工程とを行うことにより得られる。
導電膜としては、透明導電膜、反射性導電膜、又は、透明導電膜と反射性導電膜との積層体が挙げられる。具体的には、透明導電膜としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛等のように光の透過率の高い導電性材料からなる膜が挙げられ、反射性導電膜としては、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、プラチナ（Ｐｔ）、金（Ａｕ）等の光の反射率の高い導電性材料及びこれらの合金にて形成される膜が挙げられる。
上記レジストパターン形成工程の露光処理で使用するフォトマスクは、くし歯状の電極を形成するために、幹部及びこの幹部から分岐した複数の枝部を備える遮光又は透光パターンを有する。そして、本発明においては、枝部の先端に幅広部が設けられている。
このように枝部の先端に幅広部が設けられたフォトマスクを用いて露光処理を行うと、枝部の先端で上記回折不良が生じてレジストパターンの枝部の先端に先すぼまりの丸みが生じても、その程度は幅広部によって緩衝される。したがって、レジストパターンの枝部の先端は、枝部の幅、具体的には、枝部の中央部の幅よりも極端に小さくなることはなくなる。
そして、電極パターン形成工程では、上記のように枝部の先端部に極端な先すぼまりの丸みが発生していないレジストパターンを用いてエッチング処理を行うため、良好なパターン形状を有する電極パターンが得られる。エッチング処理は、ドライエッチング処理、又は、ウェットエッチング処理のいずれのエッチング処理であってもよい。
また、エッチング処理により電極パターンの枝部の先端に若干の丸まりが生じても、その影響は先端に先すぼまりの丸まりのあるレジストパターンを用いたエッチング処理に比べて小さいものである。
このように本発明においては、枝部の先端における先すぼまりの丸まりが低減されて、枝部の周囲において良好な液晶の配向状態が得られるため、良好な表示特性が得られる。なお、エッチング処理後のレジストパターンは、アッシング処理により除去される。
本発明の液晶表示装置の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではない。
本発明において上記フォトマスクは、隣接する枝部の間隔よりも幅の広い上記幅広部を有することが好ましい。これは、隣接する枝部の間は遮光部となるため、透光率を挙げるためには、隣接する上記枝部の間はできるだけ狭いことが好ましいためである。
上記フォトマスクの幅広部は、上記電極パターン形成工程によって得られる電極の枝部の先端よりも面積が大きいことが好ましい。このような構成とすることで、レジストパターンの枝部の先端に生じる先すぼまりの丸まりを確実に低減でき、より良好な液晶の配向状態が得られる。
本発明においてより好ましい態様としては、上記フォトマスクは、マスク面の法線方向から見たときに、各画素を４つの領域に分割する十字形状の幹部と、各領域内を上記幹部に対して斜めに伸びる複数の枝部とからなる遮光又は透光パターンを有し、上記枝部は、複数配列された画素境界側の先端を繋ぐ線と各先端における短辺とのなす角が０°～３０°の範囲にあるものが挙げられる。
上記態様において得られる電極は、各画素を４つの領域に分割する十字形状の幹部と、各領域内を上記幹部に対して斜めに伸びる複数の枝部とを有するパターン形状となる。このように、電極が各画素を４つの領域に分割することで、液晶を均等に配向させることができ、広い視野角が得られる。また、電極の枝部の先端において液晶の配向不良が生じにくいため、これによっても更なる視野角の向上が図れ、応答速度が速くなり、しかもγ特性がよい等、各種の表示特性に優れた液晶表示装置が実現できる。
上記態様において、上記幅広部は、上記画素境界側の先端を繋ぐ線と上記枝部の長辺側の延長線との交点から０．５～３μｍの範囲にあると、パターン形成及び液晶配向の点で好ましい。
本発明はまた、第１基板と、液晶層と、第２基板とをこの順に有する液晶表示装置であって、上記第１基板は、幹部と、上記幹部から分岐した複数の枝部とを備える画素電極を有し、上記画素電極は、上記液晶層に電圧を印加するものであり、隣接する枝部は、上記枝部の中央部の間隔と先端側の間隔とが実質的に同じであるか先端側の間隔が狭い、又は、先端同士が繋がっている液晶表示装置でもある。本発明に係る液晶表示装置は、画素電極の隣接する枝部は、枝部の中央部の間隔と先端側の間隔とが実質的に同じかそれよりも狭いため、枝部の先端における液晶の配向不良を低減して非透光領域の発生を抑制でき、これにより透光率の低下を抑制できる。また、隣接する枝部の先端が繋がっていても、枝部の先端が先すぼまりの丸みを帯びた形状である場合に比べて、液晶の配向不良を低減できるため、表示特性に優れた液晶表示装置が実現できる。
本発明の液晶表示装置は、液晶層に印加する電圧を変化させることにより、液晶層のリタデーションを変化させることで表示を行うものである。より具体的には、くし歯状の画素電極によって液晶の配向状態を規制するようにした垂直配向型の液晶表示装置である。垂直配向型（ＶＡモード）とは、負の誘電率異方性を持つネガ型液晶を用いて、閾値電圧未満（例えば、電圧無印加）のときに、液晶分子を基板面に対して実質的に垂直方向に配向させ、閾値以上の電圧を印加したときに、液晶分子を基板面に対して実質的に水平方向に倒す表示モードである。負の誘電率異方性を有する液晶分子とは、長軸方向よりも短軸方向の誘電率が大きい液晶分子をいう。
上記画素電極は、通常は、画素ごとに設けられ、液晶層への電圧の印加に用いられる。画素電極の好ましい形態としては、十字形状の幹部により画素内が４つの領域に分割され、この４つの領域のそれぞれに複数の枝部が伸びる形態が挙げられる。このとき、視野角特性を向上させる観点から、４つの領域は、十字状の幹部の延伸方向を０°、９０°、１８０°、及び、２７０°としたときに、それぞれ、４５°方向に伸びる枝部が設けられた領域、１３５°方向に伸びる枝部が設けられた領域、２２５°方向に伸びる枝部が設けられた領域、及び、３１５°方向に伸びる枝部が設けられた領域からなることが好ましい。
本発明の液晶表示装置は、枝部とスリット（画素電極の非形成部）とが交互に配置された領域を含む表示領域を有する。液晶の配向規制手段が画素電極のみであり、画素電極が形成された基板と対向する基板に配向規制手段は設けられていない場合には、液晶の配向を安定化させる観点から、画素電極の枝部の中央部の幅は４μｍ以下であることが好ましく、スリットの中央部の幅も４μｍ以下であることが好ましい。
なお、画素電極の幹部が配置された領域は、反射領域に用いることが好ましい。例えば、十字形状の幹部により画素内を４つの領域に分割し、この４つの領域のそれぞれに複数の枝部が伸びる形態では、４つの領域の液晶の配向方向が互いに異なり、幹部の配置された領域が異なる配向の境界となる。このため、幹部が配置された領域は、液晶の配向が安定し難く、表示ざらつきの原因となることがある。一般に、反射表示の方が透過表示に比べて高い表示品位を基準に設計されないことから、幹部を遮光せずに反射領域として用いても表示品位への影響を小さく抑えることができ、開口率の向上を図ることができる。
上述した各形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、画素電極をパターン形成する際に、枝部の先端形状を補正するパターン形状を有するフォトマスクを用いることで、先端部において液晶の配向不良が生じにくい、くし歯状の電極を形成できる。このようなくし歯状の電極としては、隣接する枝部の中央部の間隔と先端側の間隔とが実質的に同じであるか先端側の間隔が狭い、又は、先端同士が繋がっているものが挙げられ、このような電極を備えた液晶表示装置は、液晶の配向不良を低減して、良好な表示特性が得られる。
実施形態１に係る液晶表示装置の第１基板の構成を示す平面模式図である。 図１に示す画素電極の要部を拡大した平面模式図である。 図１中のＡ－Ｂ線に沿う位置の液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。 （ａ）～（ｄ）は、実施形態１に係る第１基板を製造するための各工程を説明する断面模式図である。 （ａ）は、実施形態１に係るフォトマスクの平面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すフォトマスクの要部を示す拡大平面模式図であり、（ｃ）は、フォトマスクの枝部を拡大した平面模式図であり、（ｄ）は、画素電極の枝部の先端を示す拡大平面模式図であり、（ｅ）は、レジストパターンの先端を示す拡大平面模式図である。 （ａ）～（ｃ）は、実施形態１に係るマスクパターンの別の形態を示す要部の拡大模式図である。 （ａ）は、実施形態２に係る画素電極の平面模式図であり、（ｂ）は、フォトマスクの平面模式図であり、（ｃ）は、液晶表示装置のオン状態を示す平面模式図である。 （ａ）は、実施形態２に係る画素電極の平面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す画素電極の要部を拡大した平面模式図である。 実施例１に係る液晶表示装置のオン状態を示す平面模式図である。 （ａ）は、比較例１に係るフォトマスクの平面模式図であり、（ｂ）は、フォトマスクの要部を拡大した平面模式図である。 （ａ）は、比較例１に係るレジストパターンの平面模式図であり、（ｂ）は、レジストパターンの要部を拡大した平面模式図であり、（ｃ）は、液晶表示装置のオン状態を示す平面模式図である。 実施例１及び比較例１の透過率の大きさを示すグラフである。
以下に実施形態を掲げ、本発明を図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
実施形態１
本実施形態では、くし歯状の電極を備えた垂直配向型の液晶表示装置を例に挙げて説明する。図１は、本実施形態に係る液晶表示装置の第１基板の構成を示す平面模式図であり、図２は図１に示す画素電極の要部を拡大した平面模式図である。また、図３は、図１中のＡ－Ｂ線に沿う位置の液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。
図１～図３において、本実施形態に係る液晶表示装置２００は、第１基板１０と、これに対向するように設けられた第２基板６０と、第１基板１０と第２基板６０との間に狭持されるように設けられた液晶層１００とを備える。
第１基板１０は、ガラス基板１１上に、ベースコート膜を介して互いに平行に伸びる複数のゲート信号線１３と、ゲート信号線１３に直交しかつ相互に平行に伸びる複数のソース信号線１６と、ゲート信号線１３とソース信号線１６との各交差部に設けられた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３０とを有する。ゲート信号線１３はＴｉＮ／Ａｌ／Ｔｉの積層体により形成されている。ソース信号線１６は、Ａｌ／Ｔｉの積層体により形成されている。
ゲート信号線１３及びソース信号線１６は、ゲート絶縁膜１５にて覆われており、ゲート絶縁膜１５上に形成されたドレイン電極１７は、層間絶縁膜１８に形成されたコンタクトホール３１を介して画素電極１９（１９ａ）に接続された構成を有する。
ＴＦＴ３０は、ゲート信号線１３に接続されたゲート電極と、ソース信号線１６に接続されたソース電極と、コンタクトホール３１を介して画素電極１９に電気的に接続されたドレイン電極１７とを有する。
画素電極１９は、図１に示すように、各画素に十字状に形成され、画素内を４つの領域に分割する幹部１９ａと、幹部１９ａの両側から伸びる複数の枝部１９ｂとからなる。枝部１９ｂは、幹部１９ａにより分割された４つの領域において、互いに異なる方向に伸びるよう形成される。具体的には、十字状の幹部１９ａの延伸方向を０°、９０°、１８０°、及び、２７０°としたときに、それぞれ、４５°方向に伸びる枝部が設けられた領域、１３５°方向に伸びる枝部が設けられた領域、２２５°方向に伸びる枝部が設けられた領域、及び、３１５°方向に伸びる枝部が設けられた領域からなることが好ましい。このような構成を有することで、液晶は、矢印ａ～ｄで示すように４つの方向に配向し、広い視野角において均一な表示を得ることができる。
液晶層１００は、垂直配向（ＶＡ）モードの液晶表示装置に使用されるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、負の誘電率異方性を有するネマチック液晶を使用することができる。垂直配向は、典型的には、ポリイミド等からなる垂直配向膜（図示せず）を使用することで実現できる。液晶層１００中の液晶分子は、電圧が印加されていない状態（オフ状態）では、第１基板１０及び第２基板６０の液晶層側の面に形成された配向膜の表面に対して垂直方向に配向し、しきい値以上の電圧が印加された状態（オン状態）で水平方向に向かって倒れる。
第２基板６０は、例えば、カラーフィルタ基板であり、ガラス基板６１の主面上には、カラーフィルタ層６２、絶縁層６３、及び、ＩＴＯからなる対向電極６４が形成されている。
上記のように構成された液晶表示装置２００において、ガラス基板１１、６１の液晶層１００が設けられた側と反対側の面には、ここでは図示されていないが、偏光素子や位相差フィルム等が適宜配置される。偏光素子としては、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムに２色性を有するヨウ素錯体等の異方性材料を吸着配向させたもの等を使用できる。
ここで本実施形態においては、図２に示すように、画素電極１９の枝部１９ｂは、中央部の幅Ｗ１よりも先端の幅Ｗ２の方が広くなるように形成されており、隣接する枝部１９ｂは、中央部の間隔ｇ１よりも先端側の間隔ｆ１の方が狭くなっている。このような構成を有することで、画素電極１９の枝部１９ｂの先端において、先すぼまりの形状となる場合に比べて液晶の配向不良を低減でき、特に、枝部１９ｂの先端における光の透過率の向上が図れる。
上記のように構成された液晶表示装置２００は、下記のようにして作製される。まず、第１基板１０の製造方法について、図４を用いて説明する。図４（ａ）～（ｄ）は、本実施形態に係る第１基板を製造するための各工程を説明する断面模式図である。
図４（ａ）は、第１基板１０を構成するための基板上に、導電膜形成工程によって導電膜が、レジスト膜形成工程によってレジスト膜が、それぞれ形成された状態を示す。このような状態の基板は、次のようにして得られる。まず、洗浄したガラス基板１１の主面上に、ベースコート膜を形成して、ゲート信号線１３等の各種配線、ＴＦＴ３０等を形成し、ゲート絶縁膜１５で覆った後、ドレイン電極１７を形成する。そして、基板の主面上を層間絶縁膜１８で覆い、層間絶縁膜１８にコンタクトホール３１を形成する。
次いで、上記構成を有する基板の主面に導電膜２０を形成する導電膜形成工程を行う。導電膜形成工程では、例えばスパッタリング等の方法により、基板の全面を覆うように導電膜２０を成膜する。導電膜２０としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ、酸化亜鉛等のように光の透過率の高い導電性材料にて形成される透明導電膜や、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ等の光の反射率の高い導電性材料及びこれらの合金にて形成される反射性導電膜、透明導電膜と反射性導電膜との積層体等が適用できる。次いで、得られた導電膜２０を覆うようにレジスト膜２５を形成する。ここでは、ネガ型のレジスト膜を例に挙げて説明するが、ポジ型のレジスト膜を用いることもできる。
図４（ｂ）は、レジストパターン形成工程を説明する断面模式図である。図４（ｂ）において、レジスト膜２５が形成された基板の上部には、フォトマスク５０が配置されており、このフォトマスク５０を介して光５５を照射する露光処理を行う。
ここで、レジストパターン形成工程で使用するフォトマスク５０の詳細について、図５を用いて説明する。図５（ａ）は、本実施形態に係るフォトマスク５０の平面模式図であり、図５（ｂ）は、（ａ）に示すフォトマスク５０の要部を示す拡大平面模式図であり、（ｃ）は、（ｂ）において波線で囲まれた領域を拡大した平面模式図である。なお、（ｄ）は、本実施形態に係る画素電極の枝部の先端を示す拡大平面模式図であり、（ｅ）は、レジストパターンの先端を示す拡大平面模式図である。
図５（ａ）に示すように、フォトマスク５０は、マスク面を法線方向から見たときに、各画素を４つの領域に分割する十字形状の幹部５１ａと、幹部５１ａと直交する方向に対して一定の角度を持って配列された複数の枝部５１ｂとからなる透光部（スリット）５１と、枝部５１ｂの間の遮光部（スリット）５２とを有する。
ここで枝部５１ｂは、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、先端に幅広部６０が形成されている。幅広部６０の幅ｄ２は、枝部５１ｂの中央の幅ｄ１よりも広い（ｄ１＜ｄ２）。また、幅広部６０の幅ｄ２は、枝部５１ｂの間隔、すなわち遮光部５２の中央部の幅ｄ３よりも広い。これは、後述するレジストパターンにおいて、枝部の先端の丸まりを補正して、画素電極１９の枝部１９ｂの先端の丸まりを低減するためである。
また、幅広部６０の面積は、画素電極１９の枝部１９ｂの先端の面積よりも大きくなるように設定される。ここで、幅広部６０の面積とは、図５（ｃ）において、枝部５１ｂの長辺ｍ１、長辺ｍ２、及び、長辺ｍ１と長辺ｍ２との交点Ｍから距離Ｐ１又はＰ２の距離にある直線ｍ３とによって囲まれる面積をいう。また、画素電極１９の枝部１９ｂの先端の面積とは、図５（ｄ）において、枝部１９ｂの長辺ｎ１と、短辺ｎ２と、直線ｎ３とによって囲まれた面積をいう。直線ｎ３は、短辺ｎ１と辺ｎ２との交点から等距離にある点を繋ぐ線である。
また、レジストパターンにおいて、枝部５１ｂの先端の先すぼまりの丸まりを補正するためには、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、枝部５１ｂの先端を繋ぐ線Ｌと長辺ｍ２とのなす角θを、０°～３０°の範囲とすることが好ましい。角θが３０°を超えると、幅広部６０が鋭角となり面積が小さくなるため充分な補正効果が得られない。
また、フォトマスク５０は、隣接する枝部５１ｂの間隔ｄ３よりも幅広部６０の幅ｄ２が広い方が、液晶配向を決める枝部１９ｂの４５°、１３５°、２２５°及び３１５°からずれる画素境界部の液晶配向方向を決定する観点から好ましい。
また、幅広部６０は、枝部５１ｂの先端を繋ぐ線Ｌと長辺ｍ１の延長線との交点Ｍから０．５～３μｍの範囲にあることが好ましい。幅広部が交点Ｍから０．５μｍ未満の範囲にあると、充分な先端の補正効果が得られず、交点Ｍから３μｍを超える範囲にあると、得られる画素電極の先端形状が所望の形状よりも大きくなりすぎることがある。
上記構成を有するフォトマスク５０を用いて露光処理を行い、引き続き現像処理を行うことで、図４（ｃ）に示すようにレジストパターン２５ａが形成される。また、レジストパターン２５ａの先端は、図５（ｅ）に示すように、丸まりがなく理想的な形状となる。
次いで、得られたレジストパターン２５ａを介して導電膜２０をエッチング処理する電極パターン形成工程を行う。エッチング処理は、ドライエッチング処理又はウェットエッチング処理のいずれであってもよい。レジストパターン２５ａは、上記のように枝部の先端において丸まりが生じていないため、エッチング処理により導電膜の枝部の先端に若干の丸まりが生じたとしてもその程度は小さい。
これにより、図１、図２に示すように枝部１９ｂの先端に先すぼまりの丸まりが生じていない画素電極１９が得られる。
一方で、第２基板６０は、ガラス基板６１の主面上にカラーフィルタ層６２を形成し、絶縁層６３で覆ったのち、スパッタ法等によりＩＴＯからなる対向電極６４を形成することにより得られる。
そして、上記のように作製された第１基板１０と第２基板６０とを、シール材（封止材）を介して貼り合わせ、両基板間に液晶を封入し、偏光板等を実装することによって液晶表示装置２００が得られる。なお、シール材は、特に限定されるものではなく、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂等を用いることができる。
上記のように製造方法された本実施形態に係る液晶表示装置２００は、第１基板において良好なパターン形状を有する画素電極１９が得られるため、画素電極１９の枝部１９ｂの先端付近における液晶の配向の方位ぶれを抑制できる。これにより、電圧印加時に生じる黒表示となる領域を削減でき、５％程度の光の透過率の向上が図れる。また、液晶の配向不良を低減できることで、輝度のばらつきや応答速度の低下も抑制でき、視野角の広い画像表示も実現できる。
なお、上記説明では、マスクパターンに三角形状の幅広部６０が形成される例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図６（ａ）～（ｃ）に示すような幅広部６０ａ～６０ｃを有するものであってもよい。
図６（ａ）～（ｃ）は、本実施形態に係るマスクパターンの別の形態を示す要部の拡大模式図である。図６（ａ）は、枝部５１ｂの先端に矩形状の幅広部６０ａが形成された例であり、幅広部６０ａの幅はｒ１である。図６（ｂ）は、枝部５１ｂの先端の一方の角部に矩形状の幅広部６０ｂが形成された例であり、幅広部６０ｂの幅はｒ２である。図６（ｃ）は、枝部５１ｂの先端の２つの角部に矩形状の幅広部６０ｃが形成された例であり、幅広部６０ｃの幅はｒ３である。このような構成によっても、上記と同様の効果が得られる。
なお、幅広部６０ａ～６０ｃは、厳密な矩形状に限定されるものではなく、円形、丸みを帯びた矩形状、楕円等であってもよく、矩形状部にさらに突起等が形成されていてもよい。
実施形態２
本実施形態では、図６（ａ）に示す幅広部６０ａを有するフォトマスクを用いた例を挙げて説明する。上記実施形態１と同様の構成をなすものについては、同一の符号を付けて説明を省略する。
図７（ａ）は、本実施形態に係る画素電極の平面模式図であり、（ｂ）は、フォトマスクの平面模式図であり、（ｃ）は、液晶表示装置のオン状態を示す平面模式図である。図７（ａ）に示すように、枝部の先端が矩形状の画素電極１１９は、図７（ｂ）に示す形状のフォトマスク５１を用いることで実現できる。また、得られた液晶表示装置２１０ａは、図７（ｃ）に示すように、画素電極１１９の先端において遮光部の低減されたものとなる。このような構成によっても、上記実施形態１と同様の効果が得られる。
また、フォトマスク５１の幅広部６０ａの幅ｒ１が広い場合に、得られる画素電極は、枝部の先端が繋がることがある。図８（ａ）、（ｂ）は、枝部の先端が繋がった画素電極２１９の構成を示す平面模式図及び要部を拡大した平面模式図である。図８（ｂ）において、波線Ｐで示すように枝部１９ｂの先端が繋がっている。これは、上記実施形態１において、間隔ｆ１が０である場合である。
このような構成では、枝部１９ｂの先端が繋がった部分が遮光領域となるため、液晶表示装置の透光率は、上記実施形態１のものに比べて低くなる。しかしながら、隣接する枝部１９ｂの間隔は、枝部１９ｂの基端部から先端までほぼ均一な幅となるため、良好な液晶の配向状態が得られる。これにより、応答速度の向上等が図れ、表示特性の向上が実現できる。
なお、上記実施形態１では、画素電極の隣接する枝部１９ｂにおいて、中央部の間隔ｇ１が先端側の間隔ｆ１よりも狭い例を、実施形態２では、画素電極の隣接する枝部１９ｂにおいて、先端同士が繋がっている例を挙げて説明したが、隣接する枝部１９ｂは、中央部の間隔ｇ１と先端側の間隔ｆ１とが実質的に同じであってもよい。すなわち、枝部１９ｂの中央部の間隔ｇ１と先端側の間隔ｆ１との間には、ｇ１≧ｆ１≧０の関係が成立する。
以下に、上記実施形態１に係る実施例及び比較例を示す。
実施例１
本実施例では、露光工程に使用するマスクとして、図５（ａ）、（ｂ）に示すパターン形成のものを用いた。マスクパターン５０には、枝部５１ｂの中央の幅ｄ１が２．５μｍであり、幅広部６０の幅ｄ２が３．５μｍであるものを用いた。露光条件は、露光をマスクの幅ｄ１の寸法で条件出しを行い、露光を調整した。
上記形状を有するマスクパターン５０は、枝部５１ｂの先端において光の回折不良がほとんどなく、得られた画素電極１９は、図１、図２に示すように枝部５１ｂの先端が理想とする形状に近いものとなった。そして、画素電極１９が形成された第１基板を用いて液晶表示装置を組み立てた。この液晶表示装置に電圧を印加してオン状態としたところ、図７に示すような表示状態が得られた。
図９は、実施例１に係る液晶表示装置２００ａのオン状態を示す平面模式図である。図９において、液晶表示装置２００ａは、各画素において、表示領域７０と非表示領域８０とを有する。液晶表示装置２００ａは、画素電極１９の枝部１９ｂの先端に先すぼまりの丸まりが生じていないため、液晶の配向不良はほとんどなかった。また、画素電極１９の枝部１９ｂの先端では、黒色で示す非表示領域８０となる部分は少なく、高い透光率が得られるものとなった。
得られた液晶表示装置２００ａについて光の透過率を測定したところ、透過率は、６．３％アップした。
比較例１
図１０、図１１は、比較例１に係るフォトマスク、レジストパターン、及び、液晶表示装置の構成を示す。具体的には、図１０（ａ）は、比較例１に係るフォトマスクの平面模式図であり、（ｂ）は、フォトマスクの要部を示す拡大平面模式図であり、図１１（ａ）は、レジストパターンの平面模式図であり、（ｂ）は、レジストパターンの要部を拡大した平面模式図であり、（ｃ）は、液晶表示装置のオン状態を示す平面模式図である。
本比較例では、上記実施例１とは異なり、露光工程に使用するマスクパターンの先端補正をおこなわなかった。そしてそれ以外は、実施例１と同様にして第１基板を作製し、液晶表示装置の特性を測定した。
露光工程は、図１０（ａ）に示すように、枝部の先端形状に補正を施すことなく所望する形状にパターン形成されたマスクパターン１５０を用いて露光処理を行った。マスクパターン１５０は、図５（ａ）に示すマスクパターン５０と同様に、幹部１５１ａと、幹部１５１ａと直交する方向に対して一定の角度を持って配列された複数の枝部１５１ｂとからなる透光部１５１と、枝部１５１ｂの間の遮光部１５２とを有する。
ここで枝部１５１ｂは、図１０（ｂ）に示すように、中央の幅ｄ１と先端の幅ｄ４とが同じである。
このような形状のマスクパターン１５０を用いて露光処理を行うと、矩形状の先端部で光の回折不良が生じてレジストパターンの枝部の先端に丸みが生じ、これを用いて得られた画素電極は、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、画素電極１１９の枝部１１９ｂにおいて、先端が細く丸まった形状となった。
また、図１１（ｃ）に示すように、この第１基板１２５ｂを用いた液晶表示装置２００ｂに電圧を印加してオン状態としたところ、枝部の先端付近で液晶の配向不良が生じ、黒表示となる部分が多くなった。
得られた液晶表示装置について、光の透過率を測定したところ、透過率は実施例１よりも約５．９４％劣るものであった。
また、上記実施例１に係る液晶表示装置と比較例１に係る液晶表示装置とを比較したところ、図１２に示すように、比較例１の透過率を１００％としたときに実施例１の透過率は１０６．３％と透過率の向上が得られた。これは、画素電極の枝部の先端において、黒表示部分が低減したことによるものと思われる。
上述した実施形態及び実施例における各形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
なお、本願は、２００９年５月１３日に出願された日本国特許出願２００９－１１６７８７号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。
１０　第１基板
１１　ガラス基板
１３　ゲート信号線
１５　ゲート絶縁膜
１６　ソース信号線
１７　ドレイン電極
１８　層間絶縁膜
１９　画素電極
１９ａ　幹部
１９ｂ　枝部
２０　導電膜
２５　レジスト膜
２５ａ　レジストパターン
３０　ＴＦＴ
３１　コンタクトホール
５０　フォトマスク
５１　遮光部
５１ａ　幹部
５１ｂ　枝部
５２　透光部
５５　光
６０　第２基板
７０　透光部
１００　液晶層
２００　液晶表示装置
ｄ１、ｄ２　幅
ｄ３　枝部の間隔
Ｌ　枝部の長辺側の先端を繋ぐ線
Ｍ　交点

Claims (7)

  1. 一対の基板間に挟持された液晶層に電圧を印加するための電極が設けられた液晶表示装置の製造方法であって、
    導電膜上に形成されたレジスト膜に対してフォトマスクを介して露光処理するレジストパターン形成工程と、
    該レジストパターンを介して該導電膜をエッチング処理する電極パターン形成工程とを含み、
    該フォトマスクは、幹部と、該幹部から分岐した複数の枝部とを備える遮光又は透光パターンを備え、該枝部は、先端に幅広部が設けられていることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  2. 前記フォトマスクは、隣接する枝部の間隔よりも幅の広い前記幅広部を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
  3. 前記フォトマスクの幅広部は、前記電極パターン形成工程によって得られる電極の枝部の先端よりも面積が大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置の製造方法。
  4. 前記フォトマスクは、マスク面の法線方向から見たときに、各画素を４つの領域に分割する十字形状の幹部と、各領域内を該幹部に対して斜めに伸びる複数の枝部とからなる遮光又は透光パターンを有し、
    該枝部は、複数配列された画素境界側の先端を繋ぐ線と各先端における短辺とのなす角が０°～３０°の範囲にあることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
  5. 前記幅広部は、前記画素境界側の先端を繋ぐ線と前記枝部の長辺側の延長線との交点から０．５～３μｍの範囲にあることを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置の製造方法。
  6. 前記導電膜は、透明導電膜、反射性導電膜、又は、透明導電膜と反射性導電膜との積層体であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
  7. 第１基板と、液晶層と、第２基板とをこの順に有する液晶表示装置であって、
    該第１基板は、幹部と、該幹部から分岐した複数の枝部とを備える画素電極を有し、
    該画素電極は、該液晶層に電圧を印加するものであり、隣接する枝部は、該枝部の中央部の間隔と先端側の間隔とが実質的に同じであるか先端側の間隔が狭い、又は、先端同士が繋がっていることを特徴とする液晶表示装置。
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