(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に液晶層が挟持され、複数の画素がマトリクス状に配置された液晶表示装置であって、
前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板上に、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチで配列された複数の略直線状の光反射体を有し、一つの画素内で前記光反射体の延在方向が異なる領域を有する構造複屈折体が設けられ、前記液晶層を構成する液晶分子の配向方向が前記領域における前記光反射体の延在方向に沿うように規制され、
前記液晶層としてツイステッドネマティック液晶が用いられるとともに、前記一対の基板の双方に前記構造複屈折体が設けられ、前記各領域毎に一方の基板上に設けられた前記構造複屈折体の光反射体の延在方向と他方の基板上に設けられた前記構造複屈折体の光反射体の延在方向とが平面的に略直交し、
前記一つの画素が、前記光反射体の延在方向が異なる４つの領域に分割され、各基板上の互いに隣接する前記領域内の前記光反射体の延在方向が略直交し、かつ、前記４つの領域を右回りまたは左回りに見たときに前記光反射体の延在方向が９０°ずつ回転しており、前記構造複屈折体には遮光部が設けられており、
前記遮光部は、前記光反射体の延在方向が異なる領域間に設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
一対の基板間に液晶層が挟持され、複数の画素がマトリクス状に配置された液晶表示装置であって、
前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板上に、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチで配列された複数の線状の光反射体を有し、一つの画素内で前記光反射体の延在方向が異なる領域を有する構造複屈折体が設けられ、前記液晶層を構成する液晶分子の配向方向が前記領域における前記光反射体の延在方向に沿うように規制され、
前記液晶層としてツイステッドネマティック液晶が用いられるとともに、前記一対の基板の双方に前記構造複屈折体が設けられ、一方の基板上に前記画素の中心を中心として略同心円状に形成された複数の光反射体を有する構造複屈折体が設けられ、他方の基板上に前記画素の中心を中心として略放射状に形成された複数の光反射体を有する構造複屈折体が設けられており、
前記構造複屈折体には遮光部が設けられており、
前記遮光部は、前記画素の中心を覆う位置に設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
前記遮光部は前記光反射体と同層で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記光反射体が導電性を有し、前記構造複屈折体が前記液晶層を駆動するための電極を兼ねることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法であって、
光反射性を有する金属膜を基板上に形成する工程と、
前記金属膜上に第１のネガ型フォトレジストを塗布した後、２光束干渉露光を行うことにより、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチで配列された複数の線状の第１の露光領域を形成する第１の露光工程と、
前工程で２光束干渉露光を行った第１のネガ型フォトレジストに対してマスク露光を行うことにより、前記一つの画素内の前記光反射体の延在方向が異なる複数の領域のうちの一部の領域に相当する第２の露光領域を形成する第２の露光工程と、
前記第１のネガ型フォトレジストの現像を行い、前記第１の露光領域および前記第２の露光領域に対応する領域が残存した第１のレジストパターンを形成する工程と、
前記第１のレジストパターンをマスクとして前記金属膜のエッチングを行う工程と、
前記エッチングが施された金属膜を覆う第２のネガ型フォトレジストを塗布した後、２光束干渉露光を行うことにより、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチで配列され、前記第１の露光領域と略直交する方向に延在する複数の線状の第３の露光領域を形成する第３の露光工程と、
前工程で２光束干渉露光を行った第２のネガ型フォトレジストに対してマスク露光を行うことにより、前記第２の露光工程で露光されなかった側の領域に相当する第４の露光領域を形成する第４の露光工程と、
前記第２のネガ型フォトレジストの現像を行い、前記第３の露光領域および前記第４の露光領域に対応する領域が残存した第２のレジストパターンを形成する工程と、
前記第２のレジストパターンをマスクとして前記金属膜のエッチングを行うことにより前記光反射体を形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法であって、
光反射性を有する金属膜を基板上に形成する工程と、
前記金属膜上に第１のポジ型フォトレジストを塗布した後、２光束干渉露光を行うことにより、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチで配列された複数の線状の第１の露光領域を形成する第１の露光工程と、
前記第１のポジ型フォトレジストの現像を行い、前記第１の露光領域に対応する第１のレジストパターンを形成する工程と、
前記第１のレジストパターンを覆う第２のポジ型フォトレジストを塗布した後、該第２のポジ型フォトレジストに対してマスク露光を行うことにより、前記一つの画素内の前記光反射体の延在方向が異なる複数の領域のうちの一部の領域に相当する第２の露光領域を形成する第２の露光工程と、
前記第２のポジ型フォトレジストの現像を行い、前記第２の露光領域に対応する領域が残存した第２のレジストパターンを形成する工程と、
前記第１のレジストパターンおよび前記第２のレジストパターンをマスクとして前記金属膜のエッチングを行う工程と、
前記エッチングが施された金属膜上に第３のポジ型フォトレジストを塗布した後、２光束干渉露光を行うことにより、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチで配列され、前記第１の露光領域と略直交する方向に延在する複数の線状の第３の露光領域を形成する第３の露光工程と、
前記第３のポジ型フォトレジストの現像を行い、前記第３の露光領域に対応する第３のレジストパターンを形成する工程と、
前記第３のレジストパターンを覆う第４のポジ型フォトレジストを塗布した後、該第４のポジ型フォトレジストに対してマスク露光を行うことにより、前記第２の露光工程で露光されなかった側の領域に相当する第４の露光領域を形成する第４の露光工程と、
前記第４のポジ型フォトレジストの現像を行い、前記第４の露光領域に対応する領域が残存した第４のレジストパターンを形成する工程と、
前記第３のレジストパターンおよび前記第４のレジストパターンをマスクとして前記金属膜のエッチングを行うことにより前記光反射体を形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置およびその製造方法ならびに電子機器に関し、特に、構造複屈折体を利用した広視野角の液晶表示装置の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば携帯電話等の表示部として搭載される直視型表示装置として用いられる液晶装置は、液晶層を挟持して対向配置され、液晶層に電圧を印加するための電極を具備する一対の基板から構成されている。液晶装置としては、一方の基板側から入射した光が、液晶層を透過し、他方の基板側から出射された光を視認する透過型液晶装置が知られている。透過型液晶装置においては、一対の基板の外側に、特定の偏光のみを透過する偏光子を設けることにより、電圧無印加時、電圧印加時における液晶層内の液晶分子の配列を光学的に識別し、表示を行う構成になっている。
【０００３】
液晶表示装置、特にツイステッド・ネマティック（Twisted Nematic,以下、ＴＮと略記する）モードの液晶装置では、その視野角依存性が問題となっている。コントラストの視野角依存性は対称性を示さず、例えば一方向の視野角はある程度広くても、それと垂直な方向の視野角は狭く、表示の視認性が悪いといった問題があった。このような背景から、液晶表示装置の広視野角化（視野角対称化）を図るための様々な構造が提案されている。
【０００４】
その一つに画素単位のマルチドメイン構造がある。このマルチドメイン構造とは、各画素毎に電圧を印加した時に液晶分子が立ち上がる方向が異なる複数のドメイン（領域）を持たせた構造のことであり、例えば一つの画素内を２分割し、２分割した領域の配向膜にそれぞれ異なる方向の配向処理を施すことによってこの構造を実現することができる。このマルチドメイン構造により、ＴＮモードの液晶表示装置において問題となっていた特有な方向での急激で非対称なコントラスト変化が緩和されて対称化し、広視野角の液晶表示装置を実現することができる。
【０００５】
マルチドメイン構造を実現するための手法が、例えば特開平５−１０７５４４号公報に記載されている。この公報では、基板上を例えば２つの領域に分割する場合、全面に配向膜を塗布した後、第１の分割領域をレジストでマスクした状態で１回目のラビング処理を施すことにより、第２の分割領域に配向規制力を付与し、次に、第２の分割領域をレジストでマスクした状態で１回目のラビング処理と異なる方向に第２のラビング処理を施すことにより、第１の分割領域に第２の分割領域とは異なる方向の配向規制力を付与する、いわゆるマスクラビング法を用いたマルチドメイン構造の形成方法が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、一つの画素内の複数の領域毎に異なる配向処理を行う場合、上記のように、マスク作成のためのフォトリソグラフィー工程とラビング工程といった工程環境が大きく異なる２つの工程を繰り返さなければならず、著しく煩雑な工程を通さなければならない。その結果、歩留まりの確保が困難である、製造コストが高騰する等の問題があった。また、この方法では一画素内に異なる配向方向を持つ領域が形成されるが、その一方、偏光子の透過軸の方向は全面にわたって一様であるから、一方向の偏光しか用いることができず、広視角化に対しても充分な効果が得られず、コントラストが確保できないといった問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、煩雑な工程を通すことなくマルチドメイン化による広視野角化が図れるとともに、偏光の利用効率にも優れ、コントラストの高い液晶表示装置とその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層が挟持され、複数の画素がマトリクス状に配置された液晶表示装置であって、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板上に、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチで配列された複数の線状の光反射体を有し、一つの画素内で前記光反射体の延在方向が異なる領域を有する構造複屈折体が設けられ、前記液晶層を構成する液晶分子の配向方向が前記領域における前記光反射体の延在方向に沿うように規制されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明者は、構造複屈折体が偏光作用と液晶配向作用の双方を持つことに着目し、この構造複屈折体を液晶表示装置に内蔵することにより上記の目的が達成できることに思い至った。ここで言う「構造複屈折体」とは、「入射する光の偏光方向により有効屈折率が異なる構造体」のことである。構造複屈折体に入射する光の偏光方向により有効屈折率が異なることを利用し、特定の偏光のみを透過させ、特定の偏光のみを反射させることができる。
【００１０】
ここで、構造複屈折体の構造について具体的に説明する。
本発明の液晶装置に備える構造複屈折体としては、液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された複数の光反射体を有する構造のものが好適である。図１６に基づいて、このような構造を有する構造複屈折体が特定の偏光のみを透過し、特定の偏光のみを反射することができる理由について説明する。
【００１１】
図１６に示すように、入射する光の波長よりも小さいピッチで、ストライプ状に配列された複数の媒質Ａ１０１を具備した構造の構造複屈折体１００において、隣接する媒質Ａ１０１の間隙には、媒質Ａ１０１と異なる屈折率を有する媒質Ｂ１０２が充填されていることが必要である。なお、媒質Ｂ１０２としては、固体、液体、気体を問わない。
【００１２】
このような構造の構造複屈折体１００においては、媒質Ａ１０１の屈折率ｎ1と媒質Ｂ１０２の屈折率ｎ2が異なるため、構造複屈折体１００に入射した光の偏光方向により有効屈折率が異なる。例えば、媒質Ａ１０１の屈折率ｎ1が媒質Ｂ１０２の屈折率ｎ2よりも大きい場合には、各媒質Ａ１０１の延在方向に対して略平行方向に振動する偏光Ａについての有効屈折率が、各媒質Ａ１０１の延在方向に対して略垂直方向に振動する偏光Ｂについての有効屈折率よりも大きくなる。
【００１３】
媒質Ａ、媒質Ｂが誘電体からなる場合、媒質Ａ１０１の厚みをａ、媒質Ｂ１０２の厚みをｂとすると、構造複屈折体１００に入射する光のうち、偏光Ａについての有効屈折率Ｎａ、偏光Ｂについての有効屈折率Ｎｂはそれぞれ下記の式（１）、（２）により表されることが知られている（例えば、M.Born and E.Wolf : Principles of Optics, 1st ed. (Pergamon Press, New York, 1959) p.705-708）。下記の式（１）、（２）から分かるように、媒質Ａ１０１の厚みａと媒質Ｂ１０２の厚みｂの比により、有効屈折率をｎ1〜ｎ2の範囲で変化させることができる。
【００１４】
【数１】
0003941437.tif 000002
【００１５】
以上、構造複屈折体が光の偏光状態によって異なる光学的性質を示すことを述べた。ここで、媒質Ａとして金属や半導体のような光反射体を用いる場合、誘電率を複素数として扱うことで、誘電体に対する有効屈折率を求める場合と同様に扱うことができる。但し、有効屈折率は複素数となる。Effective Medium Theory（例えば、Dominique Lemercier−lalanne:Journal of Modern Optics,1996,vol43,no.10,2063-2085）、より厳密にはRigorous Coupled-Wave Analysis(M.G.Moharam:J.Opt.Soc.Am.A,12(1995)1077 )を用いた数値計算により、媒質Ａとして金属を用いた場合、偏光Ａに対する構造複屈折体の有効屈折率の虚数部が大きな値となり、その結果、入射した偏光Ａは構造複屈折体により反射されることが知られている。一方、偏光Ｂに対する有効屈折率の虚数部は小さい値となり、偏光Ｂは構造複屈折体を透過することが知られている。
このように、２種類の媒質で、波長よりも小さい周期構造を形成することにより、光反射型偏光子と同じ作用、すなわち構造複屈折体の光軸（透過軸）と平行な偏光に対しては透過させ、垂直な偏光に対しては反射させる作用を持たせることができる。
【００１６】
一方、構造複屈折体は、微細なピッチでストライプ状に配列された多数の光反射体（形状的には畝部または溝部と見ることもできる）を有しているので、例えば無機斜方蒸着膜からなる配向膜のように、形状作用による配向規制力を持っている。すなわち、多数の光反射体を形成したことによって、光反射体のストライプの延在方向に沿うように液晶分子を配向させることができる。したがって、液晶表示装置を構成する一対の基板のうち、一方の基板の最上層（最も液晶層側の層）に構造複屈折体を設けることによって、配向膜を形成することなく、液晶層に配向規制力を付与することができる。また、基板の最上層でなくても、比較的上側の層に構造複屈折体を形成し、その上に光反射体の形状が反映される程度の薄い膜を形成した場合でも、上記と同様、液晶配向作用を得ることができる。
以上のように、構造複屈折体は偏光作用と液晶配向作用の双方を兼ね備えたものである。
【００１７】
そこで、構造複屈折体の液晶配向作用に着目すると、結局、液晶分子は光反射体の形状により配向規制力が付与され、線状の光反射体の延在方向に沿って液晶分子が配向することになるので、一画素の中で光反射体の延在方向が異なるような領域を有する構造複屈折体を設けるようにすれば、領域によって液晶の配向方向が異なるマルチドメインを形成することができる。また、構造複屈折体の液晶配向作用を利用することで配向膜が不要となるので、ラビング処理も不要となる。したがって、フォトリソグラフィー技術を用いて上記のような光反射体を有する構造複屈折体を形成しさえすれば、ラビング処理を行うことなく、マルチドメインを形成することができる。このように、本発明によれば、煩雑な工程を用いることなく、マルチドメイン化による広い視野角を有する液晶表示装置を実現することができる。
【００１８】
前記光反射体の各々の形状は任意に設定することができるが、例えば略直線状に形成することができる。
この構成によれば、通常のラビング処理を用いた配向膜と同様、光反射体の延在方向が同じ領域内ではその配向方向を一方向に直線的に規定することができる。また一般の偏光子と同様、光反射体の延在方向が同じ領域内では偏光の透過軸方向を一方向に規定することができる。
【００１９】
本発明の液晶表示装置は、一対の基板のうちの少なくとも一方の基板上に構造複屈折体を設ければよいが、ＴＮ液晶モードを用いた場合、一対の基板の双方に構造複屈折体を設け、前記光反射体の延在方向が異なる領域の各々を見たときに、一方の基板上に設けた構造複屈折体の光反射体の延在方向と他方の基板上に設けた構造複屈折体の光反射体の延在方向とが平面的に略直交する構成とすることが望ましい。
【００２０】
上述したように、構造複屈折体は液晶配向作用とともに偏光作用を持っているので、構造複屈折体で偏光子を代用させることができ、構造複屈折体を設けた側の基板には偏光子が要らなくなる。また、他方の基板には構造複屈折体を設けなかったとすると、この基板には偏光子が必要となる。特にＴＮ液晶モードを用いる場合には、双方の基板に設ける偏光子の透過軸方向をクロスニコルの方向（直交方向）に合わせる必要がある。したがって、一方の基板に構造複屈折体からなる偏光子を設け、他方の基板に通常の偏光子を設ける場合、本発明の構成では一画素内を分割した領域毎に光反射体の延在方向が異なっているため、その領域毎に偏光子の透過軸が異なることになり、通常の偏光子との間で透過軸方向がクロスニコルの関係になるのは一部の領域のみである。すると、透過軸方向がクロスニコルの関係にならない領域は表示ができず、全体として表示が暗くなったり、コントラストが低下するという欠点を有することになる。
【００２１】
これに対して、双方の基板に構造複屈折体を設け、光反射体の延在方向が異なる領域の各々を見たときに、一方の基板上の光反射体の延在方向と他方の基板上の光反射体の延在方向とが常に平面的に直交している関係になるように設定すれば、どの領域を見ても双方の基板上の偏光子の透過軸方向がクロスニコルの関係にあることになる。したがって、この構成によれば、一画素内にマルチドメインが形成されることで広視野角化が図れるとともに、全ての領域が表示に寄与することができるため、表示の明るさやコントラストを確保することができる。
【００２２】
また、一つの画素を複数の領域に分割する形態として、液晶表示装置における通常の画素は矩形であるが、その画素を光反射体の延在方向が異なる４つの領域に分割し、各基板上の互いに隣接する前記領域内の光反射体の延在方向が略直交していることが望ましい。
【００２３】
構造複屈折体によって液晶分子に配向規制力を付与する場合、問題となるのが液晶分子にプレチルトを与えられないことである。その場合、電圧印加時に液晶分子の動きを規制できず、配向乱れ（ディスクリネーション）が発生して表示不良が発生したり、コントラストの低下を招く。これに対して、上記の４分割の構成とすれば、液晶分子にプレチルトを与えることができるため、電圧印加時にディスクリネーションが発生して表示不良が発生したり、コントラストが低下するのを抑制することができる。上記構成によってプレチルトが与えられる理由については発明の実施の形態の項で詳しく述べる。
【００２４】
本発明の液晶表示装置の場合、一画素内に液晶分子の配向方向が異なる領域を形成するため、領域の境界ではどうしてもディスクリネーションの発生が避けられない。したがって、ディスクリネーションが発生する恐れのある前記光反射体の延在方向が異なる領域間には、ディスクリネーション発生部分を遮光するための遮光部を設けることが望ましい。
【００２５】
以上、光反射体が直線状である場合について説明したが、光反射体の形状はそれに限ることなく、例えば複数の光反射体を、画素の中心を中心として略同心円状に形成した構成を採用してもよい。
【００２６】
光反射体を直線状とした上記の場合と同様、特にＴＮ液晶モードを用いる場合、一対の基板の双方に構造複屈折体を設けることとし、一方の基板上に画素の中心を中心として略同心円状に形成された複数の光反射体を有する構造複屈折体を設け、他方の基板上に画素の中心を中心として略放射状に形成された複数の光反射体を有する構造複屈折体を設けることが望ましい。
【００２７】
この構成によれば、上記の場合と同様、一画素内の全ての領域において双方の基板上の偏光子の透過軸方向がクロスニコルの関係にあり、全ての領域が表示に寄与できるため、表示の明るさやコントラストを確保することができる。さらにこの構成においては、同心円状の光反射体と放射状の光反射体を組み合わせることにより、一画素内にマルチドメイン（複数の領域）が形成されるというよりも配向方向が切り替わる切れ目がない、連続的に変化した状態となっている。その結果、ディスクリネーションが発生する部位がないために遮光部が不要となり、開口率を極めて高くできるとともに、視角特性を完全に等方的にすることができる。
【００２８】
ただし、上記の構成の場合も、同心円の中心と放射状の中心、すなわち画素の中心だけはディスクリネーションの発生が避けられないため、ディスクリネーションによる表示不良を遮光する意味で遮光部を設けることが望ましい。
【００２９】
直線状の光反射体、同心円状の光反射体のいずれの場合にも、ディスクリネーション部分を遮光するための遮光部を形成する際には、光反射体の形成層とは別の層で形成してもよいし、同じ層で形成してもよい。同層で形成した場合、基板の構成や製造工程の簡略化を図ることができる。
【００３０】
構造複屈折体を偏光子としてのみ用いる場合には比較的基板の下層側に形成することもできるが、本発明の場合は偏光子としてのみならず、配向機能も持たせなくてはならないため、基板の最上層に限ることはなくても比較的上層側に構造複屈折体を形成する必要がある。したがって、導電性を有する材料で光反射体を形成するようにし、構造複屈折体が基板の上層側（すなわち液晶層に近い側）に配置される構成要素である液晶駆動用電極を兼ねる構成とすれば、基板構成を簡略化することができる。
【００３１】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、光反射体を直線状とし、一画素内を光反射体の延在方向が互いに直交する４つの領域に分割した形態の上記液晶表示装置の製造方法であって、光反射性を有する金属膜を基板上に形成する工程と、前記金属膜上に第１のネガ型フォトレジストを塗布した後、２光束干渉露光を行うことにより、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチで配列された複数の線状の第１の露光領域を形成する第１の露光工程と、前工程で２光束干渉露光を行った第１のネガ型フォトレジストに対してマスク露光を行うことにより、前記一つの画素内の前記光反射体の延在方向が異なる複数の領域のうちの一部の領域に相当する第２の露光領域を形成する第２の露光工程と、前記第１のネガ型フォトレジストの現像を行い、前記第１の露光領域および前記第２の露光領域に対応する領域が残存した第１のレジストパターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターンをマスクとして前記金属膜のエッチングを行う工程と、前記エッチングが施された金属膜を覆う第２のネガ型フォトレジストを塗布した後、２光束干渉露光を行うことにより、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチで配列され、前記第１の露光領域と略直交する方向に延在する複数の線状の第３の露光領域を形成する第３の露光工程と、前工程で２光束干渉露光を行った第２のネガ型フォトレジストに対してマスク露光を行うことにより、前記第２の露光工程で露光されなかった側の領域に相当する第４の露光領域を形成する第４の露光工程と、前記第２のネガ型フォトレジストの現像を行い、前記第３の露光領域および前記第４の露光領域に対応する領域が残存した第２のレジストパターンを形成する工程と、前記第２のレジストパターンをマスクとして前記金属膜のエッチングを行うことにより前記光反射体を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００３２】
上記の製造方法は、ネガ型フォトレジストを用いる場合の製造方法であって、４回の露光工程（２光束干渉露光が２回、マスク露光が２回）を含むフォトリソグラフィー工程を通るだけでラビング処理を行うことなく、液晶配向機能と偏光機能を合わせ持つ構造複屈折体を高歩留まりで形成することができる。なお、製造工程の詳細は後で詳しく述べる。
【００３３】
本発明の他の液晶表示装置の製造方法は、光反射性を有する金属膜を基板上に形成する工程と、前記金属膜上に第１のポジ型フォトレジストを塗布した後、２光束干渉露光を行うことにより、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチで配列された複数の線状の第１の露光領域を形成する第１の露光工程と、前記第１のポジ型フォトレジストの現像を行い、前記第１の露光領域に対応する第１のレジストパターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターンを覆う第２のポジ型フォトレジストを塗布した後、該第２のポジ型フォトレジストに対してマスク露光を行うことにより、前記一つの画素内の前記光反射体の延在方向が異なる複数の領域のうちの一部の領域に相当する第２の露光領域を形成する第２の露光工程と、前記第２のポジ型フォトレジストの現像を行い、前記第２の露光領域に対応する領域が残存した第２のレジストパターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターンおよび前記第２のレジストパターンをマスクとして前記金属膜のエッチングを行う工程と、前記エッチングが施された金属膜上に第３のポジ型フォトレジストを塗布した後、２光束干渉露光を行うことにより、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチで配列され、前記第１の露光領域と略直交する方向に延在する複数の線状の第３の露光領域を形成する第３の露光工程と、前記第３のポジ型フォトレジストの現像を行い、前記第３の露光領域に対応する第３のレジストパターンを形成する工程と、前記第３のレジストパターンを覆う第４のポジ型フォトレジストを塗布した後、該第４のポジ型フォトレジストに対してマスク露光を行うことにより、前記第２の露光工程で露光されなかった側の領域に相当する第４の露光領域を形成する第４の露光工程と、前記第４のポジ型フォトレジストの現像を行い、前記第４の露光領域に対応する領域が残存した第４のレジストパターンを形成する工程と、前記第３のレジストパターンおよび前記第４のレジストパターンをマスクとして前記金属膜のエッチングを行うことにより前記光反射体を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００３４】
上記の製造方法は、ポジ型フォトレジストを用いる場合の製造方法であって、ポジ型フォトレジストを用いる場合には露光された領域のレジストが除去されてしまうので、露光工程毎にレジストを塗布しなければならず、ネガ型フォトレジストを用いる場合に比べて現像工程とレジスト塗布工程が増えるという欠点はあるものの、ラビング処理を行うことなく、液晶配向機能と偏光機能を合わせ持つ構造複屈折体を高歩留まりで形成することができるという上記と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
本発明の電子機器は、上記本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、広い視野角を持ち、表示品位に優れた液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
[第１の実施の形態]
以下、本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置について図面を用いて説明する。
本実施の形態の液晶表示装置は、スイッチング素子としてＴＦＴ（Thin-Film Transistor）を用いたアクティブマトリクス型の透過型液晶表示装置である。また、本実施の形態では、表示モードとしてＴＮモードを採用した場合を例として説明する。本実施の形態ではＴＦＴアレイ基板の画素電極上、および対向基板の共通電極上にそれぞれ構造複屈折体を形成しており、これが液晶配向作用と偏光作用を有するため、通常用いられる配向膜がなく、偏光子も持たない構成となっている。
【００３７】
まず、図１〜図４に基づいて、本実施の形態の液晶表示装置の構造について説明する。図１は本実施の形態の液晶表示装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の画素におけるスイッチング素子、信号線等の等価回路図、図２はデータ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の構造を示す平面図、図３は同、液晶表示装置の構造を示す断面図であって、図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図、図４（ａ）、（ｂ）は各基板上の一画素の構造複屈折体のみを取り出して示す平面図、である。なお、図４においては、図示上側が光入射側、図示下側が視認側（観察者側）である場合について図示している。また、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００３８】
本実施の形態の液晶表示装置において、図１に示すように、画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の画素には、画素電極９と当該画素電極９を制御するためのスイッチング素子であるＴＦＴ素子３０がそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ素子３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線６ａに対してグループ毎に供給される。
【００３９】
また、走査線３ａがＴＦＴ素子３０のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線３ａに対して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極９はＴＦＴ素子３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ素子３０を一定期間だけオンすることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。
【００４０】
画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、後述する共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークすることを防止するために、画素電極９と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０が付加されている。
【００４１】
（平面構造）
次に、図２に基づいて、本実施の形態の液晶表示装置の平面構造について説明する。
図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板上に、矩形状の画素電極９（点線部９Ａにより輪郭を示す）が複数、マトリクス状に設けられており、画素電極９の縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ、走査線３ａ及び容量線３ｂが設けられている。本実施形態において、各画素電極９及び各画素電極９を囲むように配設されたデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ等により区画された領域が一つの画素であり、マトリクス状に配置された各画素毎に表示を行うことが可能な構造になっている。なお、本実施の形態では、画素電極９上に構造複屈折体が形成されているが、図２においては図示を省略する。
【００４２】
データ線６ａは、ＴＦＴ素子３０を構成する例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち、後述のソース領域にコンタクトホール５を介して電気的に接続されており、画素電極９は、半導体層１ａのうち、後述のドレイン領域にコンタクトホール８を介して電気的に接続されている。また、半導体層１ａのうち、後述のチャネル領域（図中左上がりの斜線の領域）に対向するように走査線３ａが配置されており、走査線３ａはチャネル領域に対向する部分でゲート電極として機能する。
【００４３】
容量線３ｂは、走査線３ａに沿って略直線状に伸びる本線部（すなわち、平面的に見て、走査線３ａに沿って形成された第１領域）と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って前段側（図中上向き）に突出した突出部（すなわち、平面的に見て、データ線６ａに沿って延設された第２領域）とを有する。そして、図２中、右上がりの斜線で示した領域には、第１遮光膜１１ａが設けられている。
【００４４】
より具体的には、第１遮光膜１１ａは、各々、半導体層１ａのチャネル領域を含むＴＦＴ素子３０をＴＦＴアレイ基板側から見て覆う位置に設けられており、さらに、容量線３ｂの本線部に対向して走査線３ａに沿って直線状に伸びる本線部と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って隣接する後段側（すなわち、図中下向き）に突出した突出部とを有する。第１遮光膜１１ａの各段（画素行）における下向きの突出部の先端は、データ線６ａ下において次段における容量線３ｂの上向きの突出部の先端と重なっている。この重なった箇所には、第１遮光膜１１ａと容量線３ｂとを相互に電気的に接続するコンタクトホール１３が設けられている。すなわち、本実施形態では、第１遮光膜１１ａは、コンタクトホール１３により前段あるいは後段の容量線３ｂに電気的に接続されている。
【００４５】
（断面構造）
次に、図３に基づいて、本実施の形態の液晶表示装置の断面構造について説明する。
図３に示すように、本実施の形態の液晶表示装置においては、ＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置される対向基板２０との間に液晶層５０が挟持されている。ＴＦＴアレイ基板１０は、石英等の透光性材料からなる基板本体１０Ａとその液晶層５０側表面に形成された画素電極９、ＴＦＴ素子３０などから構成されており、対向基板２０はガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２０Ａとその液晶層５０側表面に形成されたカラーフィルター８０、共通電極２１などから構成されている。
【００４６】
より詳細には、ＴＦＴアレイ基板１０において、基板本体１０Ａの液晶層５０側表面にはインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜からなる画素電極９が設けられ、各画素電極９に隣接する位置に、各画素電極９をスイッチング制御する画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が設けられている。画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、走査線３ａ、当該走査線３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜２、データ線６ａ、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。
【００４７】
また、上記走査線３ａ上、ゲート絶縁膜２上を含む基板本体１０Ａ上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール５、及び高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が開孔した第２層間絶縁膜４が形成されている。つまり、データ線６ａは、第２層間絶縁膜４を貫通するコンタクトホール５を介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。さらに、データ線６ａ上及び第２層間絶縁膜４上には、高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が開孔した第３層間絶縁膜７が形成されている。つまり、高濃度ドレイン領域１ｅは、第２層間絶縁膜４及び第３層間絶縁膜７を貫通するコンタクトホール８を介して画素電極９に電気的に接続されている。
【００４８】
また、本実施形態では、ゲート絶縁膜２を走査線３ａに対向する位置から延設して誘電体膜として用い、半導体膜１ａを延設して第１蓄積容量電極１ｆとし、更にこれらに対向する容量線３ｂの一部を第２蓄積容量電極とすることにより、蓄積容量７０が構成されている。
【００４９】
また、ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａの液晶層５０側表面において、各画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が形成された領域には、ＴＦＴアレイ基板１０を透過し、ＴＦＴアレイ基板１０の図示下面（ＴＦＴアレイ基板１０と空気との界面）で反射されて、液晶層５０側に戻る戻り光が、少なくとも半導体層１ａのチャネル領域１ａ’及び低濃度ソース、ドレイン領域（ＬＤＤ領域）１ｂ、１ｃに入射することを防止するための第１遮光膜１１ａが設けられている。また、第１遮光膜１１ａと画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０との間には、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０を構成する半導体層１ａを第１遮光膜１１ａから電気的に絶縁するための第１層間絶縁膜１２が形成されている。また、図２に示したように、ＴＦＴアレイ基板１０に第１遮光膜１１ａを設けるのに加えて、コンタクトホール１３を介して第１遮光膜１１ａは、前段あるいは後段の容量線３ｂに電気的に接続するように構成されている。
【００５０】
また、ＴＦＴアレイ基板１０上の画素電極９を覆うように、全面にわたって第４層間絶縁膜１６が形成され、第４層間絶縁膜１６上に、電圧無印加時における液晶層５０内の液晶分子の配向を規制する配向膜とＴＦＴアレイ基板１０側の偏光子（検光子）の機能を合わせ持つ構造複屈折体８１が設けられている。構造複屈折体８１の構成については後述する。
【００５１】
他方、対向基板２０においては、基板本体２０Ａの液晶層５０側表面に、一般にブラックマトリクスなどと呼ばれる第２遮光膜３１ａとＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の異なる３色の色材層８２からなるカラーフィルター８０が形成されている。そして、カラーフィルター８０の第２遮光膜３１ａと色材層８２との間の段差を緩和するとともにカラーフィルター８０を保護するためのオーバーコート膜８３が形成され、オーバーコート膜８３上にＩＴＯ等からなる共通電極２１が形成され、共通電極２１上には電圧無印加時における液晶層５０内の液晶分子の配向を規制する配向膜と対向基板２０側の偏光子の機能を合わせ持つ構造複屈折体８４が設けられている。
【００５２】
（構造複屈折体の構成）
ここで、図３、図４を用いて構造複屈折体８１，８４の構成について詳述する。構造複屈折体８１，８４は、光反射性を有する導電性材料、例えば、アルミニウム、銀、銀合金等により構成されている。図４（ａ）、（ｂ）は構造複屈折体８１，８４のうち、一画素に対応する部分のみを取り出して示す図であり、図４（ａ）はＴＦＴアレイ基板側の構造複屈折体８１、図４（ｂ）は対向基板側の構造複屈折体８４をそれぞれ示している。
【００５３】
これらの図に示すように、構造複屈折体８１，８４は、液晶層５０への入射光の波長よりも小さいピッチで配列された多数の線状の光反射体８５，８６を有しており、一つの画素内が光反射体８５，８６の延在方向が異なる４つの領域に分割され、例えば図４（ａ）のＴＦＴアレイ基板１０上の構造複屈折体８１の場合、右上の領域が横方向、左上の領域が縦方向、左下の領域が横方向、右下の領域が縦方向というように隣接する領域で光反射体８５の延在方向が９０°ずつ異なっている。一方、図４（ｂ）の対向基板２０上の構造複屈折体８４の場合、右上の領域が縦方向、左上の領域が横方向、左下の領域が縦方向、右下の領域が横方向というように、ＴＦＴアレイ基板１０側と同様、隣接する領域で光反射体８６の延在方向が９０°ずつ異なっている。また、ＴＦＴアレイ基板１０側と対向基板２０側の対応する領域同士も、光反射体８５，８６の延在方向が９０°ずつ異なっている。なお、図４（ａ）のパターンを対向基板２０側、図４（ｂ）のパターンをＴＦＴアレイ基板１０側としてもかまわない。
【００５４】
また、図４（ａ）、（ｂ）の外枠の部分は遮光部８７であり、データ線６ａ、走査線３ａなどが配置された配線領域に対応しており、画素電極９の形成領域に合わせて光反射体８５，８６が形成されている。また、光反射体８５，８６が形成された４つの領域の間の領域にも、格子状の遮光部８９，９０が形成されている。これら遮光部８９，９０は、異なる配向方向を有するドメインの間で発生するディスクリネーションによる光漏れを遮光するためのものである。
【００５５】
ここで、各部の寸法の一例を挙げると、例えば一つの画素のピッチＰが２００μｍ程度、画素間の遮光部８７，８８の幅Ｗ１が５〜２０μｍ程度、領域間の遮光部８９，９０の幅Ｗ２が１〜３μｍ程度、光反射体８５，８６の幅は５０〜９０ｎｍ程度、ピッチは１００〜１５０ｎｍ程度に設定される。
【００５６】
また、図３に示すように、隣接する光反射体８５，８６の間の領域には、液晶層５０の一部が存在している。そして、互いに屈折率が異なる光反射体８５，８６と液晶層５０が入射光の波長よりも小さいピッチで交互にストライプ状に配列されたことにより、構造複屈折体８１，８４として機能する。したがって、構造複屈折体８１，８４に入射した光のうち、光反射体８５，８６の延在方向に対して略平行方向に振動する偏光については反射させ、光反射体８５，８６の延在方向に対して略垂直方向に振動する偏光については透過させることができ、構造複屈折体８１，８４を偏光子として機能させることができる。
【００５７】
一方、構造複屈折体８１，８４は、微細なピッチでストライプ状に配列された多数の光反射体８５，８６を有しているので、形状作用による配向規制力を持つことになる。すなわち、多数の光反射体８５，８６を形成したことによって、光反射体８５，８６のストライプの延在方向に沿うように液晶分子を配向させることができる。したがって、本実施の形態では液晶表示装置を構成するＴＦＴアレイ基板１０、対向基板２０の双方の最上層（最も液晶層側の層）に構造複屈折体８１，８４を設けたことによって配向膜を形成することなく、液晶層５０に充分な配向規制力を付与することができる。
【００５８】
本実施の形態の液晶表示装置においては、構造複屈折体８１，８４の光反射体８５，８６の形状により液晶層５０に配向規制力が付与され、線状の光反射体８５，８６の延在方向に沿って液晶分子が配向することになるので、一画素の中で光反射体８５，８６の延在方向が異なる４つの領域で液晶の配向方向が異なるマルチドメインを形成することができる。また、構造複屈折体８１，８４の液晶配向作用を利用することで配向膜が不要となるので、ラビング処理も不要となる。したがって、後述するフォトリソグラフィー技術を用いて上記のような光反射体８５，８６を有する構造複屈折体８１，８４を形成しさえすれば、ラビング処理を行うことなく、マルチドメインを形成することができる。このように、本実施の形態によれば、煩雑な工程を用いることなく、マルチドメイン化による広い視野角を有する液晶表示装置を実現することができる。
【００５９】
また本実施の形態の場合、表示方式にＴＮ液晶モードを用いているが、ＴＦＴアレイ基板１０、対向基板２０の双方に構造複屈折体８１，８４を設け、光反射体８５，８６の延在方向が異なる４つの領域の各々を見たときに、ＴＦＴアレイ基板１０上の光反射体８５の延在方向と対向基板２０上の光反射体８６の延在方向が直交の関係にあり、どの領域を見ても双方の基板上の偏光子の透過軸方向がクロスニコルの関係にあることになる。したがって、一画素内にマルチドメインが形成されることで広視野角化が図れるばかりでなく、全ての領域でＴＮモードの表示が可能であり、表示の明るさやコントラストを充分確保して表示品位を高めることができる。
【００６０】
さらに本実施の形態の場合、一画素を４分割した４つの領域を右回り、または左回りに見ていくと、光反射体８５，８６の延在方向が９０°ずつ回転した構成となっている。この構成としたことにより、液晶分子にプレチルトを与えることができる。その理由は、以下の通りである。
【００６１】
図５（ａ）は、図４（ａ）に示したＴＦＴアレイ基板１０側の構造複屈折体８１を模式的に示した図である。破線の延びる方向が光反射体８５の延在方向を示しており、矢印の先端の方向が液晶分子の立ち上がる側を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。この断面を示した部分においては、図の左側では光反射体８５が紙面に平行な方向に延び、図の右側では光反射体８５が紙面に垂直な方向に延びている。したがって、液晶分子５０ａはそれぞれ光反射体８５の延在方向に沿うように配向するが、ただ単に光反射体８５の形状作用のみでは液晶分子５０にプレチルトは付与できないはずである。
【００６２】
しかしながら、本実施の形態の場合、隣接する領域間を区画する遮光部８９の幅、言い換えると、領域間の間隔が１〜３μｍしかないので、各領域の境界近傍ではディスクリネーションが発生してしまう。ディスクリネーションは一般に表示不良につながるものとされているが、この場合、この領域で発生したディスクリネーションがきっかけとなって、液晶層５０に電圧を印加した瞬間に液晶分子５０ａの一端がディスクリネーション発生領域に引っ張られるようにして立ち上がろうとする。この時、４つの領域間の境界部分のいずれかで早くディスクリネーションが発生し、これに隣接する領域でいずれかの方向に液晶分子５０ａが立ち上がると、それに隣接する領域では隣の液晶分子５０ａの立ち上がり方に影響を受けて一定の方向に液晶分子５０ａが立ち上がろうとする。その結果、図５（ａ）に矢印で示したように、４つの領域で順に回転する方向に液晶分子５０ａが立ち上がることになり、立ち上がり方向が一義的に決まる。
【００６３】
つまり、液晶層５０に電圧を印加しない状態では液晶分子５０ａは基板に平行に寝ており、通常のプレチルトはないが、電圧を印加した瞬間には領域間のディスクリネーションをきっかけとして各領域内の液晶分子５０ａは一定方向に揃って立ち上がる。したがって、このような動作をさせるためには、領域間の間隔を意図的にディスクリネーションが発生する範囲に設定する必要がある。また、領域間の間隔を画素間の間隔よりも小さくし、領域間の部分でディスクリネーションが発生するようにする必要がある。このように、液晶分子の動作を規制することによって元々のディスクリネーション発生領域以上に表示不良が拡がるのを防止することができる。
【００６４】
ただし、ディスクリネーション発生領域自体はやはり表示不良となるので、遮光部８９で遮光する必要があるが、本実施の形態の場合、遮光部８９を構造複屈折体８１と一体に同層で形成しているので、基板の構成が簡単になり、製造工程も簡略化することができる。
【００６５】
（液晶表示装置の製造方法）
次に、上記実施の形態の液晶表示装置の製造方法の一例について、図７〜図１２を参照して説明する。なお、図７〜図１１は、各工程におけるＴＦＴアレイ基板の一部分を、図３と同様に、図２のＡ−Ａ’断面に対応させて示す工程図である。
【００６６】
はじめに、石英、ハードガラス等からなる基板本体１０Ａを用意し、基板本体１０Ａをアニール処理する。次に、図７（ａ）に示すように、基板本体１０Ａ表面の全面に、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ及びＰｂのうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド等を、スパッタリング法、ＣＶＤ法、電子ビーム加熱蒸着法などにより堆積した後、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングすることにより、第１遮光膜１１ａを形成する。次に、第１遮光膜１１ａを形成した基板本体１０Ａ表面に、酸化シリコン、シリケートガラス等をスパッタリング法、ＣＶＤ法などにより堆積した後、表面をＣＭＰ（化学的機械研磨）法等を用いて研磨することにより、第１層間絶縁膜１２を形成する。
【００６７】
次に、図７（ｂ）に示すように、約４５０〜５５０℃、好ましくは約５００℃の比較的低温環境中で、モノシランガス、ジシランガス等を用いた減圧ＣＶＤ法等により、アモルファスシリコン膜を成膜し、その後、窒素雰囲気中、約６００〜７００℃でアニール処理を施すことにより、結晶粒を成長させてポリシリコン膜とする。得られたポリシリコン膜をフォトリソグラフィー法を用いてパターニングして、半導体層１ａ及び半導体層１ａから延設された第１蓄積容量電極１ｆを形成する。次に、半導体層１ａ及び第１蓄積容量電極１ｆを熱酸化することにより、約６０ｎｍの比較的薄い厚さの熱酸化シリコン膜を形成し、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０のゲート絶縁膜２と共に容量形成用のゲート絶縁膜２を形成する。
【００６８】
次に、Ｐチャネルの半導体層１ａへのＶ族元素のドーピング、Ｎチャネルの半導体層１ａへのIII族元素のドーピング、第１蓄積容量電極１ｆの低抵抗化のためのドーピングなどを行った後、図８（ｃ）に示すように、第１層間絶縁膜１２に第１遮光膜１１ａに至るコンタクトホール１３を反応性エッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチング、或いはウエットエッチングにより形成する。次に、減圧ＣＶＤ法等によりポリシリコン膜３を成膜した後、リン（Ｐ）を熱拡散し、ポリシリコン膜３を導電化する。
【００６９】
次に、図８（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィー法を用いてポリシリコン膜３をパターニングし、図２に示したパターンの走査線３ａと容量線３ｂを形成する。
【００７０】
次に、ＴＦＴ素子３０のソース領域、ドレイン領域（ＬＤＤ構造）を形成するためのドーピングを行った後、図９（ｅ）に示すように、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０における走査線３ａと容量線３ｂを覆うように、例えば、常圧、減圧ＣＶＤ法等によりシリケートガラス、窒化シリコン、酸化シリコン等からなる第２層間絶縁膜４を成膜する。
【００７１】
次に、図１０（ｆ）に示すように、データ線６ａに対するコンタクトホール５を、反応性エッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングにより或いはウエットエッチングにより形成する。また、走査線３ａや容量線３ｂを図示しない配線と接続するためのコンタクトホールも、コンタクトホール５と同一の工程により第２層間絶縁膜４に開孔する。次いで、第２層間絶縁膜４の上に、スパッタリング法等により、遮光性のアルミニウム等の低抵抗金属や金属シリサイド等を堆積し、金属膜６を成膜する。
【００７２】
さらに、図１０（ｇ）に示すように、フォトリソグラフィー法を用いて金属膜６をパターニングし、データ線６ａを形成する。
【００７３】
次に、図１０（ｈ）に示すように、データ線６ａ上を覆うように、例えば常圧、減圧ＣＶＤ法等を用いてシリケートガラス、窒化シリコン、酸化シリコン等からなる第３層間絶縁膜７を成膜する。
【００７４】
次に、図１１（ｉ）に示すように、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０において、画素電極９と高濃度ドレイン領域１ｅとを電気的に接続するためのコンタクトホール８を、反応性エッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングにより形成する。次いで、第３層間絶縁膜７上に、スパッタリング法等によりＩＴＯ等の透明導電膜９０を成膜する。
【００７５】
次に、図１１（ｊ）に示すように、フォトリソグラフィー法を用いて透明導電膜９０をパターニングし、画素電極９を形成する。
【００７６】
次に、図１１（ｋ）に示すように、例えば常圧、減圧ＣＶＤ法等を用いてシリケートガラス、窒化シリコン、酸化シリコン等からなる第４層間絶縁膜１６を成膜した後、アルミニウム、銀、銀合金等の光反射性を有する導電性材料を約５０〜２００ｎｍの厚さに堆積して金属膜を成膜し、更にフォトリソグラフィー法を用いて金属膜をパターニングし、多数の光反射体８５を有する構造複屈折体８１を形成する。以上の工程により、ＴＦＴアレイ基板１０が完成する。
【００７７】
ここで、構造複屈折体を形成する際のフォトリソグラフィー工程について図１２を用いて詳しく説明する。図１２は、図４の１点鎖線の円Ｂで囲んだ部分を拡大視した平面図である。
まず、光反射性を有する金属膜を第４層間絶縁膜１６上に形成し、金属膜上に第１のネガ型フォトレジスト９１を塗布した後、レーザ光等を用いた２光束干渉露光を行うことにより、図１２（ａ）に示すように、入射光の波長よりも小さいピッチで配列された複数の線状の第１の露光領域９１ａを形成する（第１の露光工程）。
【００７８】
次に、前工程で２光束干渉露光を行った第１のネガ型フォトレジスト９１に重ねてマスク露光を行うことにより、図１２（ｂ）に示すように、一つの画素内の光反射体８５の延在方向が異なる複数の領域のうちの一部の領域に相当する第２の露光領域９１ｂ（図における右側の斜線部の領域）を形成する（第２の露光工程）。
【００７９】
次に、２回の露光を行った第１のネガ型フォトレジスト９１の現像を行うことにより、第１の露光領域９１ａおよび第２の露光領域９１ｂに対応する領域が残存した第１のレジストパターンを形成した後、この第１のレジストパターンをマスクとして金属膜のエッチングを行うことにより、図１２（ｃ）に示すような形状の金属膜パターン９２を形成する。
【００８０】
次に、前記金属膜パターン９２を覆う第２のネガ型フォトレジスト９３を塗布した後、レーザ光等を用いた２光束干渉露光を行うことにより、図１２（ｄ）に示すように、入射光の波長よりも小さいピッチで配列され、第１の露光領域９１ａと直交する方向に延在する複数の線状の第３の露光領域９３ａを形成する（第３の露光工程）。
【００８１】
次に、前工程で２光束干渉露光を行った第２のネガ型フォトレジスト９３に重ねてマスク露光を行うことにより、図１２（ｅ）に示すように、第２の露光工程で露光されなかった側の領域に相当する第４の露光領域９３ｂ（図における左側の斜線部の領域）を形成する（第４の露光工程）。
【００８２】
次に、２回の露光を行った第２のネガ型フォトレジスト９３の現像を行うことにより、第３の露光領域９３ａおよび第４の露光領域９３ｂに対応する領域が残存した第２のレジストパターンを形成した後、この第２のレジストパターンをマスクとして図１２（ｃ）に示した金属膜パターン９２のエッチングを行うことにより、図１２（ｆ）に示すような光反射体８５を含む構造複屈折体８１が形成される。
【００８３】
ここで説明した製造方法は、ネガ型フォトレジストを用いた場合の製造方法である。この製造方法によれば、４回の露光工程（２光束干渉露光が２回、マスク露光が２回）を含むフォトリソグラフィー工程を通るだけでラビング処理を行うことなく、液晶配向機能と偏光機能を合わせ持つ構造複屈折体を高歩留まりで形成することができる。
【００８４】
なお、ポジ型フォトレジストを用いることもできる。その製造方法はネガ型フォトレジストの場合とほぼ同様であるが、露光の度に現像を行い、新たにフォトレジストを塗布し直す点が異なっている。パターン形状等についてはネガ型フォトレジストの場合と同様であるため、図示は省略して簡単に説明する。
【００８５】
ポジ型フォトレジストを用いる場合、金属膜上に第１のポジ型フォトレジストを塗布した後、２光束干渉露光を行うことにより、入射光の波長よりも小さいピッチで配列された複数の線状の第１の露光領域を形成する（第１の露光工程）。そして、第１のポジ型フォトレジストの現像を行い、第１の露光領域に対応する第１のレジストパターンを形成する。
【００８６】
次に、第１のレジストパターンを覆う第２のポジ型フォトレジストを塗布した後、第２のポジ型フォトレジストに対してマスク露光を行うことにより、光反射体の延在方向が異なる複数の領域のうちの一部の領域に相当する第２の露光領域を形成する（第２の露光工程）。次いで、第２のポジ型フォトレジストの現像を行い、第２の露光領域に対応する領域が残存した第２のレジストパターンを形成する。
【００８７】
次に、第１のレジストパターンとその上に積層された第２のレジストパターンをマスクとして金属膜のエッチングを行うことにより、図１２（ｃ）に示したような形状の金属膜パターンを形成する。
【００８８】
次に、金属膜パターン上に第３のポジ型フォトレジストを塗布した後、２光束干渉露光を行うことにより、入射光の波長よりも小さいピッチで配列され、第１の露光領域と直交する方向に延在する複数の線状の第３の露光領域を形成する（第３の露光工程）。そして、第３のポジ型フォトレジストの現像を行い、第３の露光領域に対応する第３のレジストパターンを形成する。
【００８９】
次に、第３のレジストパターンを覆う第４のポジ型フォトレジストを塗布した後、第４のポジ型フォトレジストに対してマスク露光を行うことにより、第２の露光工程で露光されなかった側の領域に相当する第４の露光領域を形成する（第４の露光工程）。次いで、第４のポジ型フォトレジストの現像を行い、第４の露光領域に対応する領域が残存した第４のレジストパターンを形成する。
【００９０】
次に、第３のレジストパターンとその上に積層された第４のレジストパターンをマスクとして金属膜パターンのエッチングを行うことにより、光反射体を含む構造複屈折体が形成される。
【００９１】
ポジ型フォトレジストを用いた場合には露光された領域のレジストが除去されてしまうので、露光工程毎にフォトレジストを塗布しなければならず、ネガ型フォトレジストを用いる場合に比べて現像工程とレジスト塗布工程が増えるという欠点はあるものの、ラビング処理を行うことなく、液晶配向機能と偏光機能を合わせ持つ構造複屈折体を高歩留まりで形成することができるという上記と同様の効果を得ることができる。
【００９２】
なお、このような２光束干渉露光とマスク露光を組み合わせた露光方法の他、電子ビームによる直接描画法、Ｘ線を用いたマスク露光などを用いてもよい。特に後者の方法によれば、全てのレジストパターンを１回の露光で形成することができる。
【００９３】
一方、対向基板２０については、ガラス等からなる基板本体２０Ａを用意し、周知の方法により第２遮光膜３１ａと色材層８２からなるカラーフィルター８０を形成する。その後、オーバーコート膜８３を形成した後、その全面にスパッタリング法等によりＩＴＯ等の透明導電性材料を堆積し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングすることにより、基板本体２０Ａのほぼ全面に共通電極２１を形成する。さらに、ＴＦＴアレイ基板１０側と同様の方法によって構造複屈折体８４を形成することにより、対向基板２０が完成する。
【００９４】
上述のように製造されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを、構造複屈折体８１，８４同士が互いに対向するようにシール材（図示略）を介して貼り合わせ、真空吸引法などの方法により、両基板間の空間に液晶を吸引して、液晶層５０を形成する。以上の工程により、本実施の形態の液晶表示装置が完成する。
【００９５】
[第２の実施の形態]
以下、本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置について図６を用いて説明する。本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第１の実施の形態と全く同様であり、構造複屈折体の構成のみが異なっている。すなわち、第１の実施の形態では一画素を４分割し、各領域に直線状に延在する光反射体を設けた例を挙げたが、本実施の形態では光反射体を同心円状および放射状に形成した例を取り上げる。したがって、本実施の形態では構造複屈折体の構成のみについて説明し、他の共通部分の説明は省略する。
【００９６】
本実施の形態も第１の実施の形態と同様、表示方式はＴＮ液晶モードを用いるものとする。図６（ａ）、（ｂ）は構造複屈折体のうち、一画素に対応する部分のみを取り出して示す図であり、図６（ａ）はＴＦＴアレイ基板１０側、図６（ｂ）は対向基板２０側の構造複屈折体をそれぞれ示している。
【００９７】
本実施の形態の場合、ＴＦＴアレイ基板１０側の構造複屈折体９４は、図６（ａ）に示すように、入射光の波長よりも小さいピッチで配列され、画素の中心を中心とした同心円状の多数の光反射体９５を有している。一方、対向基板２０側の構造複屈折体９６は、図６（ｂ）に示すように、入射光の波長よりも小さいピッチで配列され、画素の中心を中心として放射状に配置された多数の光反射体９７を有している。第１の実施の形態では一画素内が光反射体の延在方向が異なる４つの領域に分割されていたのに対し、本実施の形態では光反射体９５，９７の延在方向が連続的に変化している点で異なっている。ただし、ＴＦＴアレイ基板１０側と対向基板２０側の光反射体９５，９７を重ね合わせてみると、光反射体９５，９７の延在方向が平面的に直交している点は第１の実施の形態と同様である。なお、図６（ａ）のパターンを対向基板２０側、図６（ｂ）のパターンをＴＦＴアレイ基板１０側としてもかまわない。
【００９８】
本実施の形態の液晶表示装置によれば、一画素内の全ての領域において双方の基板上の構造複屈折体９４，９６からなる偏光子の透過軸方向がクロスニコルの関係にあり、全ての領域が表示に寄与できるため、表示の明るさやコントラストを確保することができる。さらにこの構成においては、同心円状の光反射体９５と放射状の光反射体９７を組み合わせることにより、一画素内にマルチドメイン（複数の領域）が形成されるというよりも、液晶の配向方向が連続的に変化した状態となっている。その結果、ディスクリネーションが発生する部位がないために遮光部が必要ないので、開口率を極めて高くできるとともに、視角特性を完全に等方的にすることができる。
【００９９】
ただし、上記の構成の場合も、同心円の中心と放射状の中心、すなわち画素の中心だけはディスクリネーションの発生が避けられないため、表示不良を遮光する意味で円形の遮光部９８，９９を設けている。
【０１００】
［電子機器］
上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
図１３は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１３において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた表示部を示している。
【０１０１】
図１４は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１４において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を用いた表示部を示している。
【０１０２】
図１５は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１５において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の液晶表示装置を用いた表示部を示している。
【０１０３】
図１３〜図１５に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置を備えているので、広い視野角を持ち、表示品位に優れた液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。
【０１０４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の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。例えば上記第１の実施の形態では一画素を４分割し、各領域毎に光反射体の延在方向を９０°ずつ回転させた構造複屈折体の例を挙げたが、領域の分割数や光反射体の延在方向などはこれに限ることなく、適宜変更が可能である。また、各基板の最上層に構造複屈折体を設けた場合を示したが、光反射体の形状が表面に反映されて液晶配向作用が現れる程度であれば、必ずしも最上層である必要はなく、薄い膜が形成されていてもよい。
【０１０５】
また、上記実施の形態ではスイッチング素子にＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置に本発明を適用したが、スイッチング素子にＴＦＤ（Thin Film Diode）を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置やパッシブマトリクス型液晶表示装置に本発明を適用してもよい。また、直視型の液晶表示装置のみならず、投射型表示装置の光変調手段に用いる液晶ライトバルブに本発明を適用してもよい。さらに、上記実施の形態で例示した液晶表示装置の各構成要素に関する具体的な記載についても適宜変更が可能である。
【０１０６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、一画素の中で光反射体の延在方向が異なる領域を有する構造複屈折体を設けたことによって、その領域によって液晶の配向方向が異なるマルチドメインを形成することができ、構造複屈折体の液晶配向作用を利用することで配向膜が不要となるので、ラビング処理も不要となる。したがって、本発明においては、煩雑な工程を用いることなく、マルチドメイン化による広い視野角を有する液晶表示装置を実現することができる。また、光反射体の延在方向が異なる領域毎に偏光による表示を実現できるので、光の利用効率が高く、コントラスト等の表示品位も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置の画像表示領域を構成する複数の画素における等価回路図である。
【図２】  同、液晶表示装置を構成するＴＦＴアレイ基板の隣接する複数の画素群の構造を示す平面図である。
【図３】  同、液晶表示装置の断面構造を示す図であって、図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図４】  同、液晶表示装置の一画素の構造複屈折体のみを取り出して示す平面図であり、（ａ）ＴＦＴアレイ基板側、（ｂ）対向基板側の構造複屈折体をそれぞれ示す。
【図５】  同、実施の形態の構成によってプレチルトが付与できる理由を説明するための模式図である。
【図６】  本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置の一画素の構造複屈折体のみを取り出して示す平面図であり、（ａ）ＴＦＴアレイ基板側、（ｂ）対向基板側の構造複屈折体をそれぞれ示す。
【図７】  本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図８】  同、工程断面図の続きである。
【図９】  同、工程断面図の続きである。
【図１０】  同、工程断面図の続きである。
【図１１】  同、工程断面図の続きである。
【図１２】  構造複屈折体の形成方法を工程順を追って示す平面図である。
【図１３】  本発明の電子機器の一例を示す斜視図である。
【図１４】  同、電子機器の他の例を示す斜視図である。
【図１５】  同、電子機器のさらに他の例を示す斜視図である。
【図１６】  構造複屈折体の偏光作用の原理を説明するための図である。
【符号の説明】
９  画素電極
１０  ＴＦＴアレイ基板
２０  対向基板
２１  共通電極
５０  液晶層
５０ａ  液晶分子
８１，８４，９４，９６  構造複屈折体
８５，８６，９５，９７  光反射体
８７〜９０，９８，９９  遮光部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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