JP2005062512A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配向膜の直下にある反射電極からの反射光による配向性能の低下を防止しつつ、紫外線照射により液晶の配向を高精度に規定することができる液晶表示装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】画素内に可視光を反射する反射領域を有し、液晶を挟持する２つの基板の一方に反射領域を規定する反射電極１９と、液晶を配向する配向膜２１とを形成する液晶表示装置の製造方法であって、一方の基板１０に、紫外光の波長帯域に対し、紫外光の反射光による配向膜の配向性能の低下を抑制し得る反射率をもつ反射電極１９を形成し、反射電極１９上に、紫外光の照射に応じた液晶の配向性能をもつ配向膜２１を形成し、配向膜２１に紫外光を照射して、配向膜２１の配向処理を行う。反射電極１９として、例えば銀を用いる。
【選択図】図１１

Description

本発明は、液晶表示装置およびその製造方法に関し、特に画素内に反射領域をもつ反射型あるいは反射型表示と透過型表示とが併用される併用型の液晶表示装置およびその製造方法に関する。

従来、パーソナルコンピュータ向けのディスプレイとしては、バックライトを用いて表示を行う透過型液晶ディスプレイが主流であったが、近年では、ＰＤＡ（Personal Disital Assistant) や携帯電話等のモバイル用電子機器向けの表示装置の需要が急激に高まってきており、透過型液晶表示装置に比べて低消費電力化が可能な反射型液晶表示装置の商品化が進んでいる。

また、近年、透過型、反射型の表示装置の双方の問題点を解消して、屋内外を問わず表示可能な液晶表示装置として、透過型表示と反射型表示との両方を一つの液晶パネルで実現する反射透過併用型の液晶表示装置が提案されている（特許文献１参照）。この液晶表示装置では、周囲が明るい場合には周囲光の反射によって表示を行い、周囲が暗い場合には、バックライトの光によって表示を行う。
特許第２９５５２７７号公報

しかしながら、併用型の液晶表示装置の製造過程における配向工程に、布を巻き付けたドラムを回転させ基板表面を機械的に擦るラビング法を適用すると、画素内の透過領域と反射領域との間に生ずる段差により、凹部に存在する配向膜を十分に擦ることが困難となり、配向膜のもつ液晶の配向性能を悪化させる結果となってしまう。

本願明細書において、配向膜のもつ液晶の配向性能とは、動作モードに適した配列や傾きに液晶を制御する配向膜の配向能力を称する。配向膜に配向処理を行うと、配向膜中の分子が一様な方向に配向し、この配向膜上に存在する液晶も配向方向に沿って配向されることとなる。

上記のラビング法による問題を解決するため、従来の機械的なラビング法に代わり非接触で紫外線を利用した光配向法が検討されている。ところが、光配向法を反射電極をもつ反射型あるいは併用型の液晶表示装置に適用した場合、配向膜の直下にある反射電極からの表面反射光により配向性能が低下し表示性能を著しく劣化させる恐れがあった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、配向膜の直下にある反射電極からの反射光による配向性能の低下を防止して、紫外線照射により液晶の配向を高精度に規定することができる液晶表示装置およびその製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、２つの基板により液晶が挟持され、可視光を反射する反射領域が画素内の反射電極により規定された液晶表示装置であって、２つの前記基板のうちの少なくとも一方の基板と前記液晶との間に形成され、紫外光の照射に応じた前記液晶の配向性能をもつ配向膜と、前記配向膜と前記基板との間に形成され、前記紫外光の波長帯域に対し、前記紫外光の反射光による前記配向膜の配向性能の低下を抑制し得る反射率をもつ前記反射電極とを有する。

上記の本発明の液晶表示装置では、配向膜に対し紫外光が照射されることで、配向膜に液晶の配向性能が与えられる。このとき、配向膜に吸収されずに通過した紫外光は、反射電極に到達する。
反射電極に到達した紫外光は、紫外光の反射光による配向膜の配向性能の低下を抑制し得る程度に減衰されて反射される。
このように、製造過程における配向処理に使用する紫外光は、上記の作用をもつような低い反射率をもつ反射電極により十分に減衰されて反射され、表示動作に使用する可視光は反射電極により有効に反射される。

上記の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置の製造方法は、画素内に可視光を反射する反射領域を有し、液晶を挟持する２つの基板のうちの少なくとも一方の基板に前記反射領域を規定する反射電極と、前記液晶を配向する配向膜とを形成する液晶表示装置の製造方法であって、前記一方の基板に、紫外光の波長帯域に対し、前記紫外光の反射光による前記配向膜の配向性能の低下を抑制し得る反射率をもつ前記反射電極を形成する工程と、前記反射電極上に、前記紫外光の照射に応じた前記液晶の配向性能をもつ前記配向膜を形成する工程と、前記配向膜に前記紫外光を照射して、前記配向膜の配向処理を行う工程とを有する。

上記の本発明の液晶表示装置の製造方法では、配向膜の下層に存在する反射電極として、紫外光の波長帯域に対し、紫外光の反射光による配向膜の配向性能の低下を抑制し得る反射率をもつ反射電極を形成している。従って、その後の紫外光を用いた配向膜の配向処理の際に、配向膜により吸収されずに反射電極に到達した紫外光は、この紫外光の波長帯域に低い反射率をもつ反射電極により減衰されて反射される。従って、反射光による配向膜の配向が防止される。

本発明の液晶表示装置およびその製造方法によれば、配向膜の直下にある反射電極からの反射光による配向性能の低下を防止して、紫外線照射により液晶の配向を高精度に規定することができるという利点がある。

以下に、本発明の液晶表示装置およびその製造方法の発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

第１実施形態
図１は本実施形態に係る反射型の液晶表示装置の構成の一例を示す図である。
図１に示すように、反射型液晶表示装置は、光の入射側から、偏光板４１と、λ／２板４２ａとλ／４板４２ｂとを組み合わせて広帯域とした広帯域λ／４板４２と、赤色カラーフィルタ３２Ｒと緑色カラーフィルタ３２Ｇと青色カラーフィルタ３２Ｂとを有するカラーフィルタ３２と、液晶層２０と、反射電極１９とを有する。図１に示す反射電極１９は図示しない第１基板上に形成され、カラーフィルタ３２は図示しない第２基板上に形成される。

図２は、図１に示す反射型の液晶表示装置の詳細な構成を示す断面図である。
第１基板１０は、大別すると、透明絶縁基板１１と、透明絶縁基板１１に形成された薄膜トランジスタＴｒと、反射電極１９とを有する。

図２に示すように、ガラス等からなる透明絶縁基板１１に、走査信号線となるゲート電極１２が形成され、ゲート電極１２を被覆するゲート絶縁膜を介して低温ポリシリコンからなる半導体層１３が形成されている。半導体層１３を被覆して酸化シリコン等からなる層間絶縁膜１４が形成され、層間絶縁膜１４を埋め込んで半導体層１３に接続されたソース・ドレイン電極１５が形成されている。このように、ゲート電極１２が半導体層１３に対して下層にあるボトムゲート型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）Ｔｒが透明絶縁基板１１に形成されている。

薄膜トランジスタＴｒを被覆して、凹凸形状を有する散乱層１６および平坦化層１７が順に形成されている。平坦化層１７上には、散乱層１６の凹凸形状を反映した表面形状をもつ反射電極１９が形成されている。反射電極１９は、散乱層１６および平坦化層１７に形成されたコンタクトホールを介して、薄膜トランジスタＴｒの一方のソース・ドレイン電極１５に接続されている。

反射電極１９は、反射型表示を行うため可視光の波長帯域に対しては十分に高い反射率をもち、かつ、後述する配向膜の配向処理に使用する紫外光の波長帯域に対し、反射光による配向膜の配向性能の低下を抑制し得る程度に十分に低い反射率をもつ材料により形成される。このような特性を満足する材料として、例えば銀が挙げられるが、これに限定されるものではない。可視光の波長帯域は、下限が３６０ｎｍ〜４００ｎｍであり、上限が７６０ｎｍ〜８３０ｎｍである。紫外光の波長帯域は、可視光の短波長端３６０〜４００ｎｍを上限とし、下限は１ｎｍくらいまでだが特に下限に限定はない。これは、配向処理において紫外光の短波長領域はカットして照射するからである。

図３に、反射電極１９が形成された第１基板１０の平面図を示す。図３に示すように、反射電極１９の表面に、凹凸が形成されることにより、外光を拡散して反射する構成となっている。これによって、反射光の指向性を緩和して、広い角度範囲で画面を観察することができる。

第２基板３０は、ガラス等からなる透明絶縁基板３１と、透明絶縁基板３１上に形成された、各色に着色された樹脂層であるカラーフィルタ３２と、カラーフィルタ３２上に形成された、ＩＴＯ等の透明電極からなる対向電極３３とを有する。

上記した薄膜トランジスタＴｒおよび反射電極１９が形成された第１基板１０と、カラーフィルタ３２が形成された第２基板３０との間に、液晶が充填されて液晶層２０が保持されている。第１基板１０は、いわゆるＴＦＴ基板と称されるものであり、第２基板３０はカラーフィルタ基板と称されるものである。

上記の第１基板１０と液晶層２０との間、および第２基板３０と液晶層２０との間には、液晶の配列およびプレティルト角を規制する配向膜２１が介在している。本実施形態では、配向膜２１の配向処理が、後述する紫外線を用いた紫外線配向処理により行われる。

基板１０，３０の間には、セルギャップ（基板間隔）を一定に制御すべく、柱状のスペーサ２２が介在している。セルギャップは、液晶の光学上の数値であるリタデーションを決める重要なファクターであり、光透過率、コントラスト比、応答速度等の表示特性に影響を与えるため、スペーサ２２の役割は重要である。スペーサ２２は、例えばリソグラフィ技術により形成されるフォトスペーサである。あるいは、シリカまたはポリスチレンからなる球状のスペーサを採用してもよい。

上記の画素内に反射領域を有する反射型の液晶表示装置の配向膜は、紫外光の照射によりその配向処理が行われる。次に、本実施形態に係る液晶表示装置の製造における紫外線配向処理方法および装置の一例について説明する。

図４（ａ）は、本実施形態に係る液晶表示装置の製造に適用される紫外線配向処理を実現する照射ユニットの一例の概略構成図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）を側面から見た構成図である。図５は、照射ユニットの光源の発光原理およびプロセスを説明するための図である。

図４に示す照射ユニット１００は、大別して光源１０２と光学系１０３とを有する。
光源１０２は、例えばマイクロ波を発生するマグネトロン１０４と、マイクロ波により励起される水銀等の発光成分が充填された円筒形状のバルブ１０５と、光出射側とは反対側においてバルブ１０５を包囲する半円筒形状の反射鏡１０６とを有する。また、図５に示すように、イグナイター１０７が設置されている。

バルブ１０５内には、水銀およびその他の発光成分が充填されており、後述するように配向膜の材料の吸収特性に合わせた波長帯域の紫外光を発光するように発光成分が調整される。

マグネトロン１０４は、バルブ１０５に充填された水銀等の発光成分を励起するマイクロ波を発生する。マグネトロン１０４により発生されるマイクロ波の周波数は、例えば２．４５ＭＨｚである。

反射鏡１０６は、バルブ１０５から発せられた光を反射して、照射される光を均一化かつ平行化させる。イグナイター１０７は、始動用に設置されており、バルブ１０５内の発光成分に光子（フォトン）を照射することにより、紫外光の立ち上がりを促進する。

図５に示すように、光源１０２の発光プロセスとしては、まず、マグネトロン１０４から例えば２．４５ＭＨｚのマイクロ波が発生され、イグナイター１０７より光子が照射される。発生したマイクロ波ＭＷは、反射鏡１０６内へ到達し、バルブ１０５に充填された水銀等の発光成分に吸収されて、水銀等の発光成分が励起され、紫外光が発光される。このとき、イグナイター１０７から照射されたフォトンも発光成分に吸収されて紫外光の発光の立ち上がりを促進することにより、均一な紫外光が発光されることとなる。

上記の光源は、電極を用いない無電極放電型ランプである。この光源を備えた照射ユニット１００は、例えば６ｋＷ程度の高いパワーを有し、電極を用いないため寿命が３０００時間以上と非常に長い利点がある。さらに、寿命到達まで出射される光の強度減衰がなく、照射均一性が良好である。また、後述するように、連結による大型化が可能である。

図６は、照射ユニット１００の光学系１０３の概略構成図である。
図６に示すように、光学系１０３は、バルブ１０５により発光され反射鏡１０６により反射された光（偏光）を所定のビーム形状に成形するアパーチャ１１２と、２７０ｎｍ〜３００ｎｍ以下の波長領域の光をカットするカットフィルタ１１３と、紫外光ＬのＳ偏光のみを反射させるブリュースターミラー１１４と、光を遮蔽して照射領域を規定する遮蔽板１１５，１１６とを有する。

カットフィルタ１１３は、上記したように２７０ｎｍ〜３００ｎｍ以下の波長領域の光を遮蔽する。これは、光配向処理に用いられる後述する紫外線反応型のポリイミド等の有機高分子化合物は、短波長領域の光を照射すると配向制御力を与えるのに必要な反応以外の反応をも起こさせて副生成物を増加させ、信頼性や光学的特性に影響が出る恐れがあるからである。光学的な特性に影響が出ると、表示パネルとしての透過率や色度に影響を及ぼしてしまう。

ブリュースターミラー１１４は、光源１０２からの入射光Ｌに対してブリュースター角（偏光角）だけ傾斜させて設置され、光源１０２からの入射光Ｌを反射してＳ偏光からなる第１偏光紫外線Ｌ１を出射する。

遮蔽板１１５は、光源１０２からの入射光Ｌのうち、ブリュースターミラー１１４により反射されずに基板１０，３０へ向けて第２偏光紫外線Ｌ２として照射される第２照射領域ＬＡ２を規定する。この第２照射領域ＬＡ２における第２偏光紫外線Ｌ２は、光源１０２からの入射光Ｌと同じ、すなわちＳ偏光成分とＰ偏光成分とを有する光となる。

遮蔽板１１６は、ブリュースターミラー１１４により反射された第１偏光紫外線Ｌ１が照射される第１照射領域ＬＡ１を規定し、かつ、ブリュースターミラー１１４により反射されずに基板１０，３０へ向けて第２偏光紫外線Ｌ２が照射される第２照射領域ＬＡ２を規定する。

上記の照射ユニット１００により光配向処理が行われる基板１０，３０上には、後述する紫外線反応型の配向膜２１が塗布されている。配向膜２１が塗布された基板１０，３０は、図中矢印方向に所定の速度で移動するステージ１０８に搭載されて、照射ユニット１００により形成される第１照射領域ＬＡ１および第２照射領域ＬＡ２を通過することとなる。

ステージ１０８の表面は、光配向処理に使用する波長帯域の紫外光を反射するための反射防止加工が行われている。従って、光配向処理時におけるステージ１０８からの反射光による光配向の影響が低減される。また、ステージ１０８は冷却機構を有し、光配向処理における基板１０，３０の温度上昇を抑制することができる。

例えば偏向方向に垂直な方向に液晶を配列させる配向性能をもつ配向膜２１が塗布された基板１０，３０が、Ｓ偏光成分のみからなる第１照射領域ＬＡ１に曝されることにより、偏光方向に垂直な方向に液晶を配列させる配向性能が配向膜２１に与えられる。

次に、配向膜２１が塗布された基板１０，３０が、Ｓ偏光成分およびＰ偏光成分をもつ第２照射領域ＬＡ２に曝されることにより、配向膜２１への光の入射方向に沿った、液晶分子のプレティルト角を発現させる配向性能が配向膜２１に与えられる。

以上のように、上記の光配向処理では、基板等を回転させることなく、一定の方向に基板を搬送させて、第１の照射領域ＬＡ１および第２の照射領域ＬＡ２に通過させるのみで、液晶の配列およびプレティルト角の発現を含めた配向性能を制御することができる。

本実施形態に係る液晶表示装置の製造に適用される照射ユニットは、小型の液晶パネルから大型の液晶パネルの全てに制限なく対応可能である。図７および図８は、これらを説明するための図である。

図７（ａ）では、光源１０２および光学系１０３をもつ１つの照射ユニット１００の照射領域ＬＡに入る範囲の寸法の基板１０，３０に対し光配向処理を行う状態を示している。この場合には、１つの照射ユニット１００により基板１０，３０の全領域に対して光配向処理を行うことが可能である。

図７（ｂ）には、一つの照射ユニット１００の照射領域ＬＡを越える中型から大型の基板１０，３０を照射する状態を示している。この場合、複数の照射ユニット１００を多連化する。具体的には、基板１０，３０の一辺の長さに相当するだけ照射ユニット１００を並べる。これにより、大きな基板１０，３０を搭載したステージを所定の速度で移動させて（図７の矢印方向）大きな基板１０，３０をスキャニングさせることにより、大きな基板１０，３０の全領域に対して光配向処理を行うことができる。

また、本実施形態に係る液晶表示装置の製造に適用される照射ユニットでは、工程処理能力を向上させることも可能である。図８（ａ）および図８（ｂ）は、これらを説明するための図である。

図８（ａ）に示すように、基板１０，３０の一辺が照射領域ＬＡ内に入るように、基板１０，３０の一辺に沿って５つの照射ユニット１００を連結させている状態を想定する。この場合では、配向膜を十分反応させるために必要なエネルギー（積算光量）に応じて、基板１０，３０を図中矢印方向に所定の速度Ｕ１で移動させる必要がある。

これに対し、図８（ｂ）に示すように、５つの連結した照射ユニット１００を基板１０，３０の進行方向に３段配置することにより、３回基板１０，３０を照射することになるため、ステージによる基板１０，３０の送り速度Ｕ２を上記速度Ｕ１の３倍にすることが可能となり、基板１０，３０への光配向処理のスループットを向上させることができる。なお、図８（ｂ）では、３段の例について示しているが、何段でも配置可能である。

上記の照射ユニット１００により光配向処理される配向膜２１の構造の一例を図９（ａ）に示し、図９（ａ）に示す配向膜のＵＶ吸収スペクトルを図９（ｂ）に示す。

図９（ａ）に示す配向膜は、紫外線反応（分解）型ポリイミドであり、脂環式部分と芳香族部分を含む半芳香族ポリイミドである。図９（ｂ）に示すように、この紫外線反応型ポリイミドは、３３０ｎｍ以下の波長領域の光の吸光度が高いことがわかる。すなわち、この配向膜を十分に反応させるためには、３３０ｎｍ以下の波長領域の光の強度が強い光源を用いると有利である。

図１０は、上記した無電極放電型の照射ユニット１００により照射される光のスペクトル分布である。図１０では、照射ユニット１００の光源１０２から出射される光のスペクトル分布ＳＰ１と、カットフィルタ１１３により３００ｎｍ以下の波長領域の光が遮蔽されて、最終的に基板１０，３０に照射される光のスペクトル分布ＳＰ２を示す。

図１０に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置の製造における光配向処理に使用する紫外光は、３００ｎｍ〜３５０ｎｍの間に特徴的ピークを有しており、この波長帯域の紫外光を照射することにより、配向膜２１の配向処理を行う。このように、３００ｎｍ〜３５０ｎｍの間の波長領域の発光総出力が大きければ、それだけ紫外線反応型ポリイミド等の配向膜の反応に寄与する波長領域のエネルギーが大きくなり、全体的な照射エネルギーを減少させることができる。照射エネルギーは、時間に依存することから、照射エネルギーを減少できることは、スループットを向上させることに繋がる。

上記の紫外線配向処理において、図１１（ａ）に示すように、凹凸形状をもつ反射電極１９が形成された第１基板１０上に、配向膜２１が形成されて、この配向膜２１に偏光紫外線Ｌ１，Ｌ２が照射される。なお、配向膜２１の膜厚は５０ｎｍ程度であり、反射電極１９の膜厚は４００ｎｍ程度である。図１１では、薄膜トランジスタＴｒ等は省略して描いている。

図１１（ａ）の要部拡大断面図である図１１（ｂ）に示すように、偏光紫外線Ｌ１，Ｌ２は配向膜２１によって一部が吸収されるが、吸収されなかった偏光紫外線Ｌ１，Ｌ２は反射電極１９にまで到達する。ここで、反射電極１９によって偏光紫外線Ｌ１，Ｌ２が反射されると、図中の点線に沿って配向膜２１に光が再入射することとなる。

上述したように、配向膜２１への光の入射方向は、配向膜に与えられる液晶への配向性能に影響する。配向膜２１への入射光と、反射電極１９からの反射光とは、基板の法線を基準として略対称関係にある。従って、反射電極１９からの反射光は、配向膜２１に対して偏光紫外線Ｌ１，Ｌ２とは略逆の配向性能を与えることとなってしまう。この結果、液晶の配向性能が低下してしまう。

図１２は、本実施形態に係る液晶表示装置において反射電極に使用する銀の反射率の波長特性を示す図である。図１２には、銀の反射スペクトルＲ１の他に、反射電極として一般的に用いられるアルミニウムの反射スペクトルＲ２を示している。

図１２の反射スペクトルＲ１に示すように、例えば銀の反射率は、波長３８０ｎｍ以下の紫外光に対して急激に減少し、特に光配向処理に使用する３００〜３５０ｎｍの波長帯域の紫外光に対する反射率は、２０％以下となっている。一方で、反射型表示に使用する可視光（波長帯域の下限が３６０ｎｍ〜４００ｎｍであり、上限が７６０ｎｍ〜８３０ｎｍ）に対する反射率は略１００％と高い反射率をもつ。
一方、従来から反射電極として使用されるアルミニウムは、紫外光および可視光を含めた２２０ｎｍ〜７０００ｎｍの全波長帯域の光に対する反射率が、９０％以上と一様に高い。

従って、光配向処理において、配向膜２１によって吸収されずに反射電極１９に到達した３００〜３５０ｎｍの波長帯域にピークをもつ紫外光は、この波長帯域に低い反射率をもつ反射電極１９により大幅に減衰されて反射される。紫外光は、図９に示す配向膜２１によって２０％程度吸収されたことから、反射電極１２に到達する時点で元の８０％程度の光量となる。反射電極１９により反射された反射光は、反射の際にさらに２０％以下に減衰することから、反射光による配向への影響を無視できるほどに低減することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る反射型の液晶表示装置の製造方法によれば、光配向処理に用いる波長帯域の紫外光に対して低い反射率をもつ（反射減衰量の大きい）材料を反射電極１９に採用することにより、反射電極１９からの反射光に起因する配向膜２１の配向性能の低下を防止することができる。

また、光配向処理の際に、光配向処理に用いる波長帯域の紫外光に対して低い反射率をもつような反射防止加工がなされたステージ１０８に基板１０，３０を搭載して紫外光を用いた光配向処理を行うことにより、同様にステージ１０８からの反射光に起因する配向膜２１の配向性能の低下を防止することができる。

このように、反射電極１９からの紫外光の反射光に起因する配向不良を防止することができることから、配向膜２１の液晶に対する配向性能を良好なものとすることができる。従って、優れた表示品質をもつ液晶表示装置を製造することができる。

さらに、ラビング処理を行わない光配向処理が実現できることから、ラビング処理における問題が解消される。例えば、ラビング法における布の取り付け、布の損傷による交換等の管理が不要となる。また、ラビング処理を経た後の、基板表面に付着した繊維ダストの除去のための洗浄工程が不要となる。さらに、ラビング法により生じる配向膜表面の傷、膜剥がれ等の欠陥およびＴＦＴ素子の静電破壊を防止できる。

第２実施形態
図１３は本実施形態に係る併用型（半透過型）の液晶表示装置の構成の一例を示す図である。図１３に示す液晶表示装置は、１つの画素内に外部から取り入れた周囲光により表示を行う反射領域Ａｒ１と内部光源からの光により表示を行う透過領域Ａｒ２とを有する。

図１３に示すように、併用型液晶表示装置は、反射領域Ａｒ１においては、光の入射側から、偏向板４１と、λ／２板４２ａとλ／４板４２ｂとを組み合わせて広帯域とした広帯域λ／４板４２と、カラーフィルタ３２と、液晶層２０と、反射電極１９とを有し、第１実施形態と同様の構成となっている。併用型液晶表示装置は、透過領域Ａｒ２においては、光の入射側から、バックライト４３と、偏光板４４と、λ／２板４５ａとλ／４板４５ｂとを組み合わせて広帯域とした広帯域λ／４板４５とを追加した構成となっている。図１３に示す反射電極１９は図示しない第１基板上に形成され、カラーフィルタ３２は図示しない第２基板上に形成される。

図１４は、図１３に示す併用型の液晶表示装置の詳細な構成を示す断面図である。
第１基板１０は、大別すると、透明絶縁基板１１と、透明絶縁基板１１に形成された薄膜トランジスタＴｒと、透過領域Ａｒ２を規定する透明電極１８と、反射領域Ａｒ１を規定する反射電極１９とを有する。

図１４に示すように、ガラス等からなる透明絶縁基板１１に、走査信号線となるゲート電極１２が形成され、ゲート電極１２を被覆するゲート絶縁膜を介して低温ポリシリコンからなる半導体層１３が形成されている。半導体層１３を被覆して酸化シリコン等からなる層間絶縁膜１４が形成され、層間絶縁膜１４を埋め込んで半導体層１３に接続されたソース・ドレイン電極１５が形成されている。このように、ゲート電極１５が半導体層１３に対して下層にあるボトムゲート型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）Ｔｒが透明絶縁基板１１に形成されている。

反射領域Ａｒ１において、薄膜トランジスタＴｒを被覆して、凹凸形状を有する散乱層１６および平坦化層１７が順に形成されている。透過領域Ａｒ２においては、透明絶縁基板１１上の薄膜トランジスタを構成する層と、散乱層１６および平坦化層１７が除去されており、反射領域Ａｒ１との間で大きな段差が形成されている。

反射領域Ａｒ１における平坦化層１７上および透過領域Ａｒ２における透明絶縁基板１１上には、ＩＴＯ等からなる透明電極１８が形成されている。透明電極１８は、散乱層１６および平坦化層１７に形成されたコンタクトホールを介して、薄膜トランジスタＴｒの一方のソース・ドレイン電極１５に接続されている。

反射領域Ａｒ１における透明電極１８上には、散乱層１６の凹凸形状を反映した表面形状をもつ反射電極１９が形成されている。反射電極１９は、反射型表示を行うため可視光の波長帯域に対しては十分に高い反射率をもち、かつ、後述する配向膜の配向処理に使用する紫外光の波長帯域に対し、反射光による配向膜の配向性能の低下を抑制し得る程度に十分に低い反射率をもつ材料により形成される。このような特性を満足する材料として、例えば銀が挙げられるが、これに限定されるものではない。可視光および紫外光の波長領域については、第１実施形態と同様である。また、第１実施形態と同様に、反射電極１９の表面に、凹凸が形成されることにより、外光を拡散して反射する構成となっている。これによって、反射光の指向性を緩和して、広い角度範囲で画面を観察することができる。透過領域Ａｒ２において、反射電極１９は除去されており、透明電極１８が観察される。

第２基板３０は、ガラス等からなる透明絶縁基板３１と、透明絶縁基板３１上に形成された、各色に着色された樹脂層であるカラーフィルタ３２と、カラーフィルタ３２上に形成された、ＩＴＯ等の透明電極からなる対向電極３３とを有する。必要に応じて、反射領域Ａｒ１と透過領域Ａｒ２とでは、カラーフィルタを構成する樹脂層の材料を変えてもよい。

上記した薄膜トランジスタＴｒ、透明電極１８および反射電極１９が形成された第１基板１０と、カラーフィルタ３２が形成された第２基板３０との間に、液晶が充填されて液晶層２０が保持されている。第１基板１０は、いわゆるＴＦＴ基板と称されるものであり、第２基板３０はカラーフィルタ基板と称されるものである。

上記の第１基板１０と液晶層２０との間、および第２基板３０と液晶層２０との間には、液晶の配列およびプレティルト角を規制する配向膜２１が介在している。本実施形態では、配向膜２１の配向処理が、後述する紫外光を用いた光配向処理により行われる。

基板１０，３０の間には、セルギャップ（基板間隔）を一定に制御すべく、柱状のスペーサ２２が介在している。セルギャップは、液晶の光学上の数値であるリタデーションを決める重要なファクターであり、光透過率、コントラスト比、応答速度等の表示特性に影響を与えるため、スペーサ２２の役割は重要である。スペーサ２２は、例えばリソグラフィ技術により形成されるフォトスペーサである。あるいは、シリカまたはポリスチレンからなる球状のスペーサを採用してもよい。

上記の本実施形態に係る併用型の液晶表示装置の製造工程において、透明絶縁基板１１に薄膜トランジスタＴｒと、透明電極１８と、反射電極１９が形成された第１基板１０に、配向膜２１を形成し、この配向膜２１に偏光紫外線を照射することにより配向処理を行う。

この紫外線配向処理において、配向膜２１によって吸収されずに凹凸表面をもつ反射電極１９に到達した偏光紫外線は、偏光紫外線の波長帯域に低い反射率をもつ反射電極１９により大幅に減衰されて反射される。従って、併用型の液晶表示装置の配向膜への配向処理においても、反射光による配向への影響を無視できるほどに低減することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る併用型の液晶表示装置の製造方法によれば、光配向処理に用いる波長帯域の紫外光に対して低い反射率（大きい反射減衰量）をもつ材料を反射電極１９に採用することにより、反射電極１９からの反射光による配向膜２１への配向性能の低下を防止することができる。

また、光配向処理の際に、光配向処理に用いる波長帯域の紫外光に対して低い反射率をもつような反射防止加工がなされたステージ１０８に基板１０，３０を搭載して光配向処理を行うことにより、同様にステージ１０８からの反射光による配向膜２１への配向性能の低下を防止することができる。

また、図１４に示す併用型の液晶表示装置では、反射領域Ａｒ１と透過領域Ａｒ２とでは、基板に凹凸があり、ラビング処理では、特に凹部となる透過領域Ａｒ２に塗布された配向膜２１を機械的に擦ることが困難となる。これに対し、光配向処理の実現により、このような微細な凹部にも紫外光を照射することにより配向処理を行うことが可能となる。この結果、配向膜のもつ液晶の配向性能を向上させることができ、液晶パネルの表示性能を向上させることができる。

このように、反射電極１９からの紫外光の反射による配向不良を防止することができることから、配向膜２１の液晶に対する配向性能を良好なものとすることができる。従って、優れた表示品質をもつ液晶表示装置を製造することができる。

本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、本実施形態では、光配向処理の際に、照射した紫外光の偏光方向に垂直に液晶を配列させる配向性能をもつ配向膜材料を用いた例について説明したが、紫外光の偏光方向に平行に液晶を配列させる配向性能をもつ配向膜材料を用いることも可能である。この場合には、Ｓ偏光あるいはＰ偏光を斜め照射するのみで、配向処理を行うことが可能である。また、本実施形態では、偏光の紫外光を照射する例について説明したが、無偏光の紫外光の斜め照射で液晶に対する配向性能をもつ配向膜材料を使用する場合には、無偏光の紫外光を採用することもできる。
本実施形態で説明した、紫外線反応型ポリイミドの化学構造は一例であり、３５０ｎｍ以下の波長帯域に高い吸光度をもっていれば、その他の化学構造をもつ紫外線反応型樹脂を配向膜として採用することも可能である。
本実施形態では、両基板１０，３０ともに光配光処理を行う例について説明したが、反射電極１９のある第１基板１０のみ光配光処理を行い、第２基板３０についてはラビング法を適用することも可能である。
本実施形態で挙げた数値等は一例であり、これに限定されるものではない。
その他、本発明の要旨を変更しない範囲で、種々の変更が可能である。

以下、発明を実施するための最良の形態の効果を実証するための実施例について、より詳細な数値を参照して説明する。ただし、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。

図１および図２に示す構造を有し、対角９．６ｃｍ、１画素数（３２０×ＲＧＢ×２４０）のＱＶＧＡ対応の低温ポリシリコン反射型カラーＬＣＤを製造した。まず、図１２に示すように、３００〜３５０ｎｍの波長帯域で反射率が減衰する金属Ａｇを約２００ｎｍスパッタリングし、図３に示すような反射電極１９を形成した３５０×３００ｍｍの第１基板１０を作製した。同様に、カラーフィルタ３２をもつ３５０×３００ｍｍの第２基板３０を作製した。続いて、各基板１０，３０に対し、図９（ｂ）に示した紫外線吸収スペクトルをもつ紫外線反応型ポリイミドからなる配向膜２１を塗布し、８０℃、３０分で仮乾燥した後、２２０℃、６０分で焼成を行った。引き続き、図６に示したように、第１基板１０、第２基板３０を反射防止加工が施されたステージ１０８に設置し、第１基板１０および第２基板３０に法線方向から４５°の入射角で０．８Ｊ／ｃｍ² （第１の照射領域ＬＡ１と第２の照射流域ＬＡ２を含む照射領域ＬＡのエネルギー密度）の偏光紫外線を照射した。なお、入射角はこれに限定されるものではない。

紫外線配向処理において、図７（ｂ）で示したように、無電極型の照射ユニット１００を３連結して用いた。このときの出射光の発光スペクトル分布は、図１０のスペクトルＳＰ１に示した通りである。なお、カットフィルタにより、３００ｎｍ以下の発光スペクトルを遮蔽して照射した（図１０のスペクトルＳＰ２参照）。照射した偏光紫外線のエネルギーは、０．８Ｊ／ｃｍ² 、偏光度は約３：１とした。基板１０，３０に照射される紫外線強度は、測定の結果９０±１０ｍＷ／ｃｍ² であった。

紫外線配向処理を行った双方の基板は、基板洗浄を行わず、２．５μｍのセルギャップとなるようにスペーサ２２を散布し貼り合わせた後、液晶を封入し熱処理を施し製造した。
なお、紫外線配向処理以降の製造工程は、従来の液晶パネルの製造方法に従った。

図１５に、上記の実施例およびこれに続く実施例および比較例により製造された液晶パネルの配向性およびコントラスト評価の結果を示す。
図１５に示すように、上記の実施例１により作製した液晶パネルには、配向欠陥は一切見られず良好な表示品質であることが確認された。また、電気光学特性においても、図１５に示す通り、反射領域におけるコントラスト比が３２と良好な値が得られた。

図１３および図１４に示す構造を有し、対角９．７ｃｍ、３２０×４８０画素、画素ピッチ１６８×１６８μｍの併用型低温ポリシリコンＬＣＤを製造するにあたり、実施例１と同様に、反射電極としてＡｇをスパッタリングにより２００ｎｍの膜厚で形成し、実施例１と同様の紫外線反応型の配向膜２１を形成した後に、実施例１と同様にして偏光紫外線により配向処理を行い、液晶パネルを製造した。但し、セルギャップは、２．０μｍとした。

このようにして作製した液晶パネルの配向性能は、実施例１で示した結果と同様、マイクロドメイン等の欠陥は一切見られず良好な表示性能が得られた（図１５参照）。また、電気光学特性を測定した結果、図１５に示すように、コントラスト比が透過領域で８２、反射領域で１６と良好な値が得られた。

〔比較例１〕
実施例１と同様の構造の反射型液晶表示装置の製造において、３００〜３５０ｎｍの波長帯域の紫外光に対し反射減衰がないＡｌを反射電極として使用した。その他は実施例１と同様の条件で反射型液晶表示装置を製造した。このようにして製造された配向膜の配向性能が著しく低下し、液晶表示装置の画品位が低下し、反射領域におけるコントラスト比が７に低下した（図１５参照）。

〔比較例２〕
実施例２と同様の構造の併用型液晶表示装置の製造において、３００〜３５０ｎｍの波長帯域の紫外光に対し反射減衰があるＡｇを反射電極として使用したが、３００ｎｍ以下の波長帯域をカットせずに光配向処理を行った。その他は実施例２と同様の条件で液晶表示装置を製造した。このようにして製造された併用型液晶表示装置の表示品質は、著しく劣化した。また、電気光学特性においても配向の劣化を反映し、コントラスト比が透過領域において４７、反射領域において７と特性の低下を招いた（図１５参照）。

〔比較例３〕
実施例２と同様の構造の併用型液晶表示装置の製造において、従来のラビング法にて配向処理を行って、その他は同様の条件とした。このようにして製造された液晶表示装置では、液晶の配向秩序が低下し、コントラストの低下を招いた（図１５参照）。また、画素内の凹部にあたる透過領域では、ラビング時に繊維が到達しきれずマイクロドメインの発生が見られた。

第１実施形態に係る反射型の液晶表示装置の構成の一例を示す図である。 図１に示す反射型の液晶表示装置の詳細な構成を示す図である。 反射電極が形成された第１基板の平面図を示す。 （ａ）は本実施形態に係る液晶表示装置の製造に適用される光配向処理を実現する照射ユニットの一例の概略構成図であり、（ｂ）は（ａ）を側面から見た構成図である。 照射ユニットの光源の発光原理およびプロセスを説明するための図である。 照射ユニットの光学系の概略構成図である。 （ａ）は１つの照射ユニットによる基板の紫外線配向処理を、（ｂ）は多連化した照射ユニットによる基板の紫外線配向処理を説明するための図である。 多段化した照射ユニットによる基板の紫外線配向処理を説明するための図である。 （ａ）は本実施形態における紫外線配向処理に用いる配向膜の化学構造の一例であり、（ｂ）は（ａ）に示す配向膜のＵＶ吸収スペクトルである。 本実施形態で使用した無電極放電型の照射ユニットにより照射される光のスペクトル分布である。 （ａ）は反射電極が形成された第１基板に対し紫外線配向処理を行う様子を示す断面図であり、（ｂ）は紫外線配向処理における反射電極の影響を説明するための要部拡大断面図である。 本実施形態に係る液晶表示装置において反射電極に使用する銀の反射率の波長特性を示す図である。 本実施形態に係る併用型（半透過型）の液晶表示装置の構成の一例を示す図である。 図１３に示す併用型の液晶表示装置の詳細な構成を示す図である。 実施例１ないし３および比較例１，２により製造された液晶パネルの配向性およびコントラスト評価の結果を示す図である。

符号の説明

１０…第１基板、１１…透明絶縁基板、１２…ゲート電極、１３…半導体層、１４…層間絶縁膜、１５…ソース・ドレイン電極、１６…散乱層、１７…平坦化層、１８…透明電極、１９…反射電極、２０…液晶層、２１…配向膜、２２…スペーサ、３１…透明絶縁基板、３２…カラーフィルタ、３３…対向電極、４１…偏光板、４２…広帯域λ／４板、４２ａ…λ／２板、４２ｂ…λ／４板、４３…バックライト、４４…偏光板４４、４５…広帯域λ／４板、４５ａ…λ／２板、４５ｂ…λ／４板、１００…照射ユニット、１０２…光源、１０３…光学系、１０４…マグネトロン、１０５…バルブ、１０６…反射鏡、１０７…イグナイター、１０８…ステージ、１１２…アパーチャ、１１３…カットフィルタ、１１４…ブリュースターミラー、１１５，１１６…遮蔽板、ＭＷ…マイクロ波、Ｌ…光、ＬＡ…照射領域、Ｌ１…第１偏光紫外線、Ｌ２…第２偏光紫外線、ＬＡ１…第１の照射領域、ＬＡ２…第２の照射領域。

Claims (8)

1. ２つの基板により液晶が挟持され、可視光を反射する反射領域が画素内の反射電極により規定された液晶表示装置であって、
   ２つの前記基板のうちの少なくとも一方の基板と前記液晶との間に形成され、紫外光の照射に応じた前記液晶の配向性能をもつ配向膜と、
   前記配向膜と前記基板との間に形成され、前記紫外光の波長帯域に対し、前記紫外光の反射光による前記配向膜の配向性能の低下を抑制し得る反射率をもつ前記反射電極と
   を有する液晶表示装置。
2. 前記画素内に入射光を透過する透過領域をさらに有する
   請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記反射電極は、前記可視光の反射光の指向性を緩和し得る表面形状を有する
   請求項１記載の液晶表示装置。
4. 画素内に可視光を反射する反射領域を有し、液晶を挟持する２つの基板のうちの少なくとも一方の基板に前記反射領域を規定する反射電極と、前記液晶を配向する配向膜とを形成する液晶表示装置の製造方法であって、
   前記一方の基板に、紫外光の波長帯域に対し、前記紫外光の反射光による前記配向膜の配向性能の低下を抑制し得る反射率をもつ前記反射電極を形成する工程と、
   前記反射電極上に、前記紫外光の照射に応じた前記液晶の配向性能をもつ前記配向膜を形成する工程と、
   前記配向膜に前記紫外光を照射して、前記配向膜の配向処理を行う工程と
   を有する液晶表示装置の製造方法。
5. 前記配向膜の配向処理を行う工程において、
   前記一方の基板を前記紫外光の反射を防止し得るステージに搭載し、前記ステージに搭載された状態で、前記一方の基板の前記配向膜に前記紫外光を照射して前記配向膜の配向処理を行う
   請求項４記載の液晶表示装置の製造方法。
6. 画素内に反射領域と透過領域とを有し、液晶を挟持する２つの基板のうちの少なくとも一方の基板に前記反射領域を規定する反射電極と、前記液晶を配向する配向膜とを形成する液晶表示装置の製造方法であって、
   前記一方の基板に、紫外光の波長帯域に対し、前記紫外光の反射光による前記配向膜の配向性能の低下を抑制し得る反射率をもつ前記反射電極を形成する工程と、
   前記反射電極上に、前記紫外光の照射に応じた前記液晶の配向性能をもつ前記配向膜を形成する工程と、
   前記配向膜に前記紫外光を照射して、前記配向膜の配向処理を行う工程と
   を有する液晶表示装置の製造方法。
7. 前記配向膜の配向処理を行う工程において、
   前記一方の基板を前記紫外光の反射を防止し得るステージに搭載し、前記ステージに搭載された状態で、前記一方の基板の前記配向膜に前記紫外光を照射して前記配向膜の配向処理を行う
   請求項６記載の液晶表示装置の製造方法。
8. 前記反射電極を形成する工程において、前記可視光の反射光の指向性を緩和し得る表面形状をもつ前記反射電極を形成する
   請求項６記載の液晶表示装置の製造方法。
   

Images