JP3941437B2 - LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND ELECTRONIC DEVICE - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device capable of realizing a wide visual field angle by multidomain without using complicated stages, excellent in utilizing efficiency of polarized light and having high contrast. SOLUTION: The liquid crystal display device has a plurality of linear light reflection bodies 85 and 86 arranged in a pitch narrower than the wavelength of incident light on the uppermost layers of a TFT array substrate and a counter substrate respectively. Structural double refraction bodies 81 and 84 having areas where extended directions of the light reflection bodies are different from each other in a pixel are respectively provided and the alignment directions of liquid crystal molecules constituting a liquid crystal layer is regulated so as to be along the extended directions of the light reflection bodies 85 and 86.

Description

【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device, a manufacturing method thereof, and an electronic apparatus, and more particularly to a configuration of a liquid crystal display device having a wide viewing angle using a structural birefringent body.
[0002]
[Prior art]
For example, a liquid crystal device used as a direct-view display device mounted as a display unit of a mobile phone or the like includes a pair of substrates that are disposed to face each other with a liquid crystal layer interposed therebetween and that have electrodes for applying a voltage to the liquid crystal layer. Has been. As a liquid crystal device, a transmissive liquid crystal device is known in which light incident from one substrate side is transmitted through a liquid crystal layer and light emitted from the other substrate side is visually recognized. In a transmissive liquid crystal device, a polarizer that transmits only specific polarized light is provided outside a pair of substrates, thereby optically identifying the arrangement of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer when no voltage is applied or when a voltage is applied. And display.
[0003]
In a liquid crystal display device, particularly a twisted nematic (hereinafter abbreviated as TN) mode liquid crystal device, the viewing angle dependency is a problem. The viewing angle dependency of contrast does not show symmetry. For example, even if the viewing angle in one direction is wide to some extent, there is a problem that the viewing angle in the direction perpendicular thereto is narrow and the visibility of display is poor. Against this background, various structures for increasing the viewing angle (viewing angle symmetry) of liquid crystal display devices have been proposed.
[0004]
One of them is a pixel-based multi-domain structure. This multi-domain structure is a structure having a plurality of domains (regions) in which liquid crystal molecules rise in different directions when a voltage is applied to each pixel. This structure can be realized by performing alignment treatments in different directions on the alignment films in the divided regions. With this multi-domain structure, a sharp and asymmetric contrast change in a specific direction which has been a problem in a TN mode liquid crystal display device is alleviated and symmetric, and a wide viewing angle liquid crystal display device can be realized.
[0005]
A technique for realizing a multi-domain structure is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-107544. In this publication, when the substrate is divided into, for example, two regions, a first rubbing process is performed in a state where the first divided region is masked with a resist after applying an alignment film over the entire surface. By applying an orientation regulating force to the divided area, and then performing a second rubbing process in a direction different from the first rubbing process in a state where the second divided area is masked with a resist, the first divided area is formed. A method for forming a multi-domain structure using a so-called mask rubbing method that imparts an alignment regulating force in a direction different from that of the second divided region is described.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when different alignment processes are performed for each of a plurality of regions in one pixel, as described above, two processes having greatly different process environments such as a photolithography process and a rubbing process for mask preparation must be repeated. , You have to go through a very complicated process. As a result, there are problems such as difficulty in securing the yield and high manufacturing costs. In addition, in this method, regions having different orientation directions are formed in one pixel. On the other hand, since the direction of the transmission axis of the polarizer is uniform over the entire surface, only one direction of polarized light can be used. However, there is also a problem that a sufficient effect cannot be obtained for wide viewing angle, and the contrast cannot be secured.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and can achieve a wide viewing angle by multi-domain without passing through complicated steps, and also has excellent use efficiency of polarized light and a high contrast liquid crystal. It is an object to provide a display device and a manufacturing method thereof.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates and a plurality of pixels are arranged in a matrix. A plurality of linear light reflectors arranged at a pitch smaller than the wavelength of light incident on the liquid crystal layer on at least one of the substrates, and the light reflectors extend within one pixel; A structural birefringent body having regions having different directions is provided, and the orientation direction of liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer is regulated so as to be along the extending direction of the light reflector in the region. .
[0009]
The present inventor has paid attention to the fact that the structural birefringent body has both a polarizing action and a liquid crystal aligning action, and has come to realize that the above object can be achieved by incorporating the structural birefringent body in a liquid crystal display device. The “structural birefringent body” referred to here is a “structural body having an effective refractive index different depending on the polarization direction of incident light”. By utilizing the fact that the effective refractive index varies depending on the polarization direction of light incident on the structural birefringent body, only specific polarized light can be transmitted and only specific polarized light can be reflected.
[0010]
Here, the structure of the structural birefringent body will be specifically described.
As the structural birefringent body provided in the liquid crystal device of the present invention, a structure having a plurality of light reflectors arranged in stripes at a pitch smaller than the wavelength of light incident on the liquid crystal layer is preferable. Based on FIG. 16, the reason why the structural birefringent body having such a structure can transmit only specific polarized light and reflect only specific polarized light will be described.
[0011]
As shown in FIG. 16, in the structure birefringent body 100 having a structure including a plurality of mediums A101 arranged in a stripe pattern at a pitch smaller than the wavelength of incident light, a gap between adjacent media A101 It is necessary that the medium B102 having a refractive index different from that of A101 is filled. The medium B102 may be solid, liquid, or gas.
[0012]
In the structural birefringent body 100 having such a structure, the refractive index n of the medium A101. ₁ And refractive index n of medium B102 ₂ Therefore, the effective refractive index differs depending on the polarization direction of the light incident on the structural birefringent body 100. For example, the refractive index n of the medium A101 ₁ Is the refractive index n of the medium B102 ₂ Is larger than the effective refractive index of the polarized light A that vibrates in a direction substantially parallel to the extending direction of each medium A101, the polarized light B that vibrates in a direction substantially perpendicular to the extending direction of each medium A101. Is greater than the effective refractive index.
[0013]
In the case where the medium A and the medium B are made of a dielectric, assuming that the thickness of the medium A101 is a and the thickness of the medium B102 is b, of the light incident on the structural birefringent body 100, the effective refractive index Na for the polarization A, the polarization It is known that the effective refractive index Nb for B is expressed by the following equations (1) and (2) (for example, M. Born and E. Wolf: Principles of Optics, 1st ed. (Pergamon Press New York, 1959) p.705-708). As can be seen from the following equations (1) and (2), the effective refractive index is set to n by the ratio of the thickness a of the medium A101 and the thickness b of the medium B102. ₁ ~ N ₂ It can be changed within the range.
[0014]
[Expression 1]

[0015]
As described above, it has been described that the structural birefringent body exhibits different optical properties depending on the polarization state of light. Here, when a light reflector such as a metal or a semiconductor is used as the medium A, the dielectric constant is handled as a complex number, so that it can be handled in the same manner as when the effective refractive index for the dielectric is obtained. However, the effective refractive index is a complex number. Effective Medium Theory (eg, Dominique Lemercier-lalanne: Journal of Modern Optics, 1996, vol 43, no. 10, 2063-2085), more strictly Rigorous Coupled-Wave Analysis (MGMoharam: J. Opt. Soc. Am. A , 12 (1995) 1077), when a metal is used as the medium A, the imaginary part of the effective refractive index of the structural birefringent body with respect to the polarized light A becomes a large value. As a result, the incident polarized light A is It is known to be reflected by a structural birefringent body. On the other hand, it is known that the imaginary part of the effective refractive index for the polarized light B has a small value, and the polarized light B is transmitted through the structural birefringent body.
In this way, by forming a periodic structure having a wavelength smaller than the wavelength with two types of media, the same action as the light-reflecting polarizer, that is, for polarized light parallel to the optical axis (transmission axis) of the structural birefringent body Can be transmitted and can reflect perpendicularly polarized light.
[0016]
On the other hand, the structural birefringent body has a large number of light reflectors arranged in stripes at a fine pitch (in terms of shape, it can also be seen as a ridge or a groove). Like an alignment film made of a film, it has an alignment regulating force due to shape action. That is, by forming a large number of light reflectors, liquid crystal molecules can be aligned along the extending direction of the stripes of the light reflector. Therefore, by providing a structural birefringent material on the uppermost layer (most liquid crystal layer side) of one of the pair of substrates constituting the liquid crystal display device, the alignment is performed on the liquid crystal layer without forming an alignment film. Regulatory power can be imparted. Even when the structural birefringent body is formed in a relatively upper layer even if it is not the uppermost layer of the substrate, and a thin film that reflects the shape of the light reflector is formed thereon, the same as above The liquid crystal alignment action can be obtained.
As described above, the structural birefringent body has both a polarizing action and a liquid crystal aligning action.
[0017]
Therefore, focusing attention on the liquid crystal alignment action of the structural birefringent body, eventually, the liquid crystal molecules are given alignment regulating force by the shape of the light reflector, and the liquid crystal molecules are aligned along the extending direction of the linear light reflector. Therefore, if a structural birefringent body having a region in which the extension direction of the light reflector is different in one pixel is provided, a multi-domain having a different liquid crystal alignment direction may be formed depending on the region. it can. Further, since the alignment film is not required by using the liquid crystal alignment action of the structural birefringent body, the rubbing process is also unnecessary. Therefore, as long as a structural birefringent body having a light reflector as described above is formed using photolithography technology, a multi-domain can be formed without performing a rubbing treatment. As described above, according to the present invention, it is possible to realize a liquid crystal display device having a wide viewing angle by multi-domain without using a complicated process.
[0018]
The shape of each of the light reflectors can be arbitrarily set, but can be formed, for example, in a substantially linear shape.
According to this configuration, the alignment direction can be linearly defined in one direction in the region where the extension direction of the light reflector is the same as in the alignment film using a normal rubbing process. Similarly to a general polarizer, the transmission axis direction of polarized light can be defined as one direction within a region where the extending direction of the light reflector is the same.
[0019]
In the liquid crystal display device of the present invention, a structural birefringence body may be provided on at least one of a pair of substrates. When the TN liquid crystal mode is used, the structural birefringence body is provided on both of the pair of substrates. Provided, and when each of the regions having different extension directions of the light reflector is viewed, the extension direction of the light reflector of the structure birefringence provided on one substrate and the structure complex provided on the other substrate are provided. It is desirable that the extending direction of the light reflector, which is a refractor, is substantially perpendicular to the plane.
[0020]
As described above, since the structural birefringent body has a polarizing action as well as a liquid crystal aligning action, the structural birefringent body can substitute the polarizer, and the substrate on the side where the structural birefringent body is provided has a polarizer. Is no longer needed. If the other substrate is not provided with a structural birefringent body, a polarizer is required for this substrate. In particular, when the TN liquid crystal mode is used, it is necessary to match the transmission axis direction of the polarizer provided on both substrates with the crossed Nicols direction (orthogonal direction). Therefore, when a polarizer made of a structural birefringent material is provided on one substrate and a normal polarizer is provided on the other substrate, the extending direction of the light reflector is divided for each region divided within one pixel in the configuration of the present invention. Therefore, the transmission axis of the polarizer is different for each region, and the transmission axis direction is in a crossed Nicols relationship with a normal polarizer only in some regions. Then, a region where the transmission axis direction does not have a crossed Nicol relationship cannot be displayed, and the display as a whole becomes dark or the contrast is lowered.
[0021]
On the other hand, when the structural birefringent body is provided on both the substrates and each of the regions where the extending directions of the light reflectors are different, the extending direction of the light reflector on one substrate and the other substrate are viewed. If it is set so that the extension direction of the upper light reflector is always perpendicular to the plane, the transmission axis direction of the polarizers on both substrates is crossed Nicols regardless of the area. It will be in. Therefore, according to this configuration, since a multi-domain is formed in one pixel, a wide viewing angle can be achieved, and all regions can contribute to display, so that display brightness and contrast are ensured. Can do.
[0022]
In addition, as a form in which one pixel is divided into a plurality of regions, a normal pixel in a liquid crystal display device is a rectangle, but the pixel is divided into four regions having different extending directions of the light reflector, and each pixel is divided into four regions. It is desirable that the extending directions of the light reflectors in the regions adjacent to each other are substantially orthogonal.
[0023]
In the case of imparting alignment regulating force to the liquid crystal molecules by the structural birefringent body, the problem is that the pretilt cannot be given to the liquid crystal molecules. In that case, the movement of the liquid crystal molecules cannot be regulated when a voltage is applied, and alignment disorder (disclination) occurs, resulting in a display failure or a decrease in contrast. On the other hand, if the above-described four-divided configuration is used, it is possible to give a pretilt to the liquid crystal molecules, so that disclination occurs when a voltage is applied, thereby preventing display defects and a decrease in contrast. can do. The reason why the pretilt is given by the above configuration will be described in detail in the section of the embodiment of the invention.
[0024]
In the case of the liquid crystal display device of the present invention, since regions having different alignment directions of liquid crystal molecules are formed in one pixel, it is inevitable that disclination occurs at the boundary between the regions. Therefore, it is desirable to provide a light shielding portion for shielding the disclination occurrence portion between the regions where the extending directions of the light reflectors where the disclination may occur are different.
[0025]
Although the case where the light reflector is linear has been described above, the shape of the light reflector is not limited thereto, and for example, a configuration in which a plurality of light reflectors are formed substantially concentrically around the center of the pixel is adopted. May be.
[0026]
As in the above case where the light reflector is linear, particularly when the TN liquid crystal mode is used, a structural birefringence body is provided on both of the pair of substrates, and a substantially concentric circle centered on the center of the pixel on one substrate. Providing a structural birefringent body having a plurality of light reflectors formed in a shape and providing a structural birefringent body having a plurality of light reflectors formed substantially radially around the center of the pixel on the other substrate Is desirable.
[0027]
According to this configuration, as in the above case, the transmission axis directions of the polarizers on both the substrates are in a crossed Nicols relationship in all the regions in one pixel, and all the regions can contribute to the display. Brightness and contrast can be ensured. Furthermore, in this configuration, by combining a concentric light reflector and a radial light reflector, there is no break in which the orientation direction is switched, rather than a multi-domain (multiple regions) being formed in one pixel. The state has changed. As a result, since there is no portion where disclination occurs, a light shielding portion is unnecessary, the aperture ratio can be extremely increased, and the viewing angle characteristic can be made completely isotropic.
[0028]
However, even in the case of the above configuration, since the occurrence of disclination is unavoidable only at the center of concentric circles and the center of the radius, that is, at the center of the pixel, a light-shielding portion is provided to shield display defects due to disclination. Is desirable.
[0029]
In the case of either a linear light reflector or a concentric light reflector, when forming a light shielding portion for shielding the disclination portion, a layer different from the light reflector forming layer is used. You may form, and you may form by the same layer. When formed in the same layer, the structure of the substrate and the manufacturing process can be simplified.
[0030]
When the structural birefringent body is used only as a polarizer, it can be formed relatively on the lower layer side of the substrate, but in the case of the present invention, not only as a polarizer, but also must have an orientation function, Although not limited to the uppermost layer of the substrate, it is necessary to form a structural birefringent body relatively on the upper layer side. Therefore, the light reflector is formed of a conductive material, and the structure birefringent body also serves as a liquid crystal driving electrode which is a constituent element disposed on the upper layer side of the substrate (that is, the side close to the liquid crystal layer) Then, the substrate configuration can be simplified.
[0031]
The method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention is a method for manufacturing a liquid crystal display device in which the light reflector is linear and the inside of one pixel is divided into four regions in which the extending directions of the light reflector are orthogonal to each other. A step of forming a light-reflective metal film on the substrate, and applying a first negative photoresist on the metal film, and then performing a two-beam interference exposure to enter the liquid crystal layer. A first exposure step of forming a plurality of linear first exposure regions arranged at a pitch smaller than the wavelength of the light to be emitted, and a first negative photoresist that has been subjected to two-beam interference exposure in the previous step Second exposure for forming a second exposure region corresponding to a part of a plurality of regions having different extending directions of the light reflector in the one pixel by performing mask exposure on the one pixel And development of the first negative photoresist A step of forming a first resist pattern in which regions corresponding to the first exposure region and the second exposure region remain, and a step of etching the metal film using the first resist pattern as a mask. Then, after applying a second negative photoresist covering the etched metal film, by performing two-beam interference exposure, it is arranged at a pitch smaller than the wavelength of light incident on the liquid crystal layer, A third exposure step for forming a plurality of linear third exposure regions extending in a direction substantially orthogonal to the first exposure region, and a second negative type obtained by performing two-beam interference exposure in the previous step A fourth exposure step of forming a fourth exposure region corresponding to a region on the side not exposed in the second exposure step by performing mask exposure on the photoresist; and the second negative type Photo cash register And developing a second resist pattern in which regions corresponding to the third exposure region and the fourth exposure region remain, and using the second resist pattern as a mask, And the step of forming the light reflector by etching.
[0032]
The above manufacturing method is a manufacturing method in the case of using a negative photoresist, and is rubbed only by passing through a photolithography process including four exposure processes (two light beam interference exposures and two mask exposures). A structural birefringent body having both a liquid crystal alignment function and a polarization function can be formed with a high yield without any treatment. Details of the manufacturing process will be described later.
[0033]
Another method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention includes a step of forming a light-reflective metal film on a substrate, a first positive photoresist applied on the metal film, and a two-beam interference exposure. Performing a first exposure step of forming a plurality of linear first exposure regions arranged at a pitch smaller than the wavelength of light incident on the liquid crystal layer, and the first positive photoresist And developing a first resist pattern corresponding to the first exposure region, applying a second positive photoresist covering the first resist pattern, and then applying the second positive photoresist. By performing mask exposure on the type photoresist, a second exposure region corresponding to a part of a plurality of regions having different extension directions of the light reflector in the one pixel is formed. A second exposure step; The positive photoresist is developed to form a second resist pattern in which a region corresponding to the second exposure region remains, and using the first resist pattern and the second resist pattern as a mask Etching the metal film, and applying a third positive photoresist on the etched metal film, and then performing a two-beam interference exposure, thereby the wavelength of light incident on the liquid crystal layer A third exposure step for forming a plurality of linear third exposure regions arranged at a smaller pitch and extending in a direction substantially orthogonal to the first exposure region, and the third positive photo Developing a resist to form a third resist pattern corresponding to the third exposure region, and applying a fourth positive photoresist covering the third resist pattern Then, a fourth exposure region is formed by performing mask exposure on the fourth positive photoresist to form a fourth exposure region corresponding to a region on the side not exposed in the second exposure step. Developing the fourth positive photoresist to form a fourth resist pattern in which a region corresponding to the fourth exposure region remains, the third resist pattern, and the fourth resist pattern. And the step of forming the light reflector by etching the metal film using the resist pattern as a mask.
[0034]
The above manufacturing method is a manufacturing method in the case of using a positive type photoresist, and in the case of using a positive type photoresist, the resist in the exposed region is removed. Although there is a disadvantage that the development process and the resist coating process increase compared to the case where a negative photoresist is used, a structural birefringent body having both a liquid crystal alignment function and a polarization function can be obtained without performing a rubbing process. The same effect as described above that it can be formed at a high yield can be obtained.
[0035]
An electronic apparatus according to the present invention includes the liquid crystal display device according to the present invention. According to this configuration, it is possible to realize an electronic apparatus having a liquid crystal display unit having a wide viewing angle and excellent display quality.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First embodiment]
Hereinafter, a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The liquid crystal display device of this embodiment is an active matrix transmissive liquid crystal display device using TFTs (Thin-Film Transistors) as switching elements. In the present embodiment, a case where the TN mode is adopted as the display mode will be described as an example. In this embodiment, a structural birefringent body is formed on the pixel electrode of the TFT array substrate and the common electrode of the counter substrate, respectively, and has a liquid crystal alignment action and a polarization action. The structure does not have a polarizer.
[0037]
First, the structure of the liquid crystal display device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of switching elements, signal lines, and the like in a plurality of pixels arranged in a matrix constituting the image display region of the liquid crystal display device of the present embodiment. FIG. 2 is a data line, a scanning line, and a pixel electrode. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the liquid crystal display device, taken along the line AA ′ of FIG. FIG. 4A and FIG. 4B are plan views showing only a structural birefringent body of one pixel on each substrate. FIG. 4 illustrates the case where the upper side in the figure is the light incident side and the lower side in the figure is the viewing side (observer side). Moreover, in each figure, in order to make each layer and each member the size which can be recognized on drawing, the scale is varied for every layer and each member.
[0038]
In the liquid crystal display device according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, a plurality of pixels arranged in a matrix constituting an image display area includes a pixel electrode 9 and a switching element for controlling the pixel electrode 9. Each TFT element 30 is formed, and the data line 6 a to which an image signal is supplied is electrically connected to the source of the TFT element 30. Image signals S1, S2,..., Sn to be written to the data line 6a are supplied line-sequentially in this order, or are supplied for each group to a plurality of adjacent data lines 6a.
[0039]
In addition, the scanning line 3a is electrically connected to the gate of the TFT element 30, and scanning signals G1, G2,..., Gm are applied to the plurality of scanning lines 3a in a pulse-sequential manner at predetermined timing. The Further, the pixel electrode 9 is electrically connected to the drain of the TFT element 30, and the image signal S1, S2,... Supplied from the data line 6a is turned on by turning on the TFT element 30 as a switching element for a certain period. , Sn is written at a predetermined timing.
[0040]
A predetermined level of image signals S1, S2,..., Sn written to the liquid crystal via the pixel electrode 9 is held for a certain period with the common electrode described later. The liquid crystal modulates light by changing the orientation and order of the molecular assembly according to the applied voltage level, thereby enabling gradation display. Here, in order to prevent the held image signal from leaking, a storage capacitor 70 is added in parallel with the liquid crystal capacitor formed between the pixel electrode 9 and the common electrode.
[0041]
(Planar structure)
Next, the planar structure of the liquid crystal display device of the present embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, a plurality of rectangular pixel electrodes 9 (contours are indicated by dotted line portions 9 </ b> A) are provided in a matrix on the TFT array substrate, and extend along the vertical and horizontal boundaries of the pixel electrodes 9. A data line 6a, a scanning line 3a, and a capacitor line 3b are provided. In the present embodiment, each pixel electrode 9 and an area partitioned by the data line 6a, the scanning line 3a, the capacitor line 3b, and the like disposed so as to surround each pixel electrode 9 are one pixel, and are arranged in a matrix. In this structure, display can be performed for each pixel. In this embodiment, a structural birefringent body is formed on the pixel electrode 9, but the illustration is omitted in FIG.
[0042]
The data line 6a is electrically connected to a source region (described later) through a contact hole 5 in the semiconductor layer 1a made of, for example, a polysilicon film constituting the TFT element 30, and the pixel electrode 9 is connected to the semiconductor layer 1a. Among these, it is electrically connected to a drain region described later via a contact hole 8. In addition, the scanning line 3a is disposed so as to face a channel region (a region with a diagonal line rising to the left in the figure), which will be described later, in the semiconductor layer 1a, and the scanning line 3a serves as a gate electrode at a portion facing the channel region. Function.
[0043]
The capacitor line 3b is formed from a main line portion extending in a substantially straight line along the scanning line 3a (that is, a first region formed along the scanning line 3a in a plan view) and a portion intersecting the data line 6a. And a protruding portion (that is, a second region extending along the data line 6 a when viewed in a plan view) protruding toward the previous stage (upward in the drawing) along the data line 6 a. In FIG. 2, a first light-shielding film 11a is provided in a region indicated by a diagonal line rising to the right.
[0044]
More specifically, each of the first light shielding films 11a is provided at a position covering the TFT element 30 including the channel region of the semiconductor layer 1a when viewed from the TFT array substrate side, and further, the main line portion of the capacitor line 3b. And a main line portion that extends linearly along the scanning line 3a and a protruding portion that protrudes from the portion intersecting the data line 6a to the rear side adjacent to the data line 6a (that is, downward in the figure). Have. The tip of the downward protruding portion in each stage (pixel row) of the first light shielding film 11a overlaps the tip of the upward protruding portion of the capacitor line 3b in the next stage under the data line 6a. A contact hole 13 for electrically connecting the first light-shielding film 11a and the capacitor line 3b to each other is provided at the overlapping portion. In other words, in the present embodiment, the first light shielding film 11a is electrically connected to the upstream or downstream capacitor line 3b through the contact hole 13.
[0045]
(Cross-section structure)
Next, a cross-sectional structure of the liquid crystal display device of the present embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, in the liquid crystal display device of the present embodiment, a liquid crystal layer 50 is sandwiched between a TFT array substrate 10 and a counter substrate 20 disposed to face the TFT array substrate 10. The TFT array substrate 10 includes a substrate body 10A made of a light-transmitting material such as quartz, a pixel electrode 9 formed on the surface of the liquid crystal layer 50, a TFT element 30, and the like. The counter substrate 20 is made of glass or quartz. The substrate body 20A is made of a light-transmitting material such as a color filter 80 formed on the surface of the liquid crystal layer 50, the common electrode 21, and the like.
[0046]
More specifically, in the TFT array substrate 10, a pixel electrode 9 made of a transparent conductive film such as indium tin oxide (hereinafter abbreviated as ITO) is provided on the surface of the substrate body 10A on the liquid crystal layer 50 side. In addition, a pixel switching TFT element 30 that performs switching control of each pixel electrode 9 is provided at a position adjacent to each pixel electrode 9. The pixel switching TFT element 30 has an LDD (Lightly Doped Drain) structure, and includes a scanning line 3a, a channel region 1a ′ of the semiconductor layer 1a in which a channel is formed by an electric field from the scanning line 3a, and the scanning line 3a. A gate insulating film 2 that insulates the semiconductor layer 1a, a data line 6a, a low concentration source region 1b and a low concentration drain region 1c of the semiconductor layer 1a, and a high concentration source region 1d and a high concentration drain region 1e of the semiconductor layer 1a. ing.
[0047]
Further, a second contact hole 5 leading to the high concentration source region 1d and a contact hole 8 leading to the high concentration drain region 1e are formed on the substrate main body 10A including the scanning line 3a and the gate insulating film 2. An interlayer insulating film 4 is formed. That is, the data line 6 a is electrically connected to the high concentration source region 1 d through the contact hole 5 that penetrates the second interlayer insulating film 4. Further, on the data line 6a and the second interlayer insulating film 4, a third interlayer insulating film 7 having a contact hole 8 leading to the high concentration drain region 1e is formed. That is, the high concentration drain region 1 e is electrically connected to the pixel electrode 9 through the contact hole 8 that penetrates the second interlayer insulating film 4 and the third interlayer insulating film 7.
[0048]
In the present embodiment, the gate insulating film 2 is extended from a position facing the scanning line 3a and used as a dielectric film, the semiconductor film 1a is extended to form the first storage capacitor electrode 1f, and further opposed thereto. The storage capacitor 70 is configured by using a part of the capacitor line 3b to be a second storage capacitor electrode.
[0049]
Further, on the surface of the TFT array substrate 10 on the liquid crystal layer 50 side of the substrate main body 10A, the region where the pixel switching TFT elements 30 are formed is transmitted through the TFT array substrate 10, and the lower surface of the TFT array substrate 10 (TFT Return light reflected by the interface between the array substrate 10 and air and returning to the liquid crystal layer 50 is incident on at least the channel region 1a ′ and the low concentration source / drain regions (LDD regions) 1b and 1c of the semiconductor layer 1a. A first light shielding film 11a is provided to prevent this. Further, a first interlayer insulation for electrically insulating the semiconductor layer 1a constituting the pixel switching TFT element 30 from the first light shielding film 11a is provided between the first light shielding film 11a and the pixel switching TFT element 30. A film 12 is formed. As shown in FIG. 2, in addition to providing the first light-shielding film 11a on the TFT array substrate 10, the first light-shielding film 11a is electrically connected to the capacitor line 3b at the preceding stage or the subsequent stage through the contact hole 13. Configured to connect to.
[0050]
A fourth interlayer insulating film 16 is formed over the entire surface so as to cover the pixel electrode 9 on the TFT array substrate 10, and the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 50 when no voltage is applied are formed on the fourth interlayer insulating film 16. A structural birefringent body 81 having both the alignment film for regulating the alignment and the function of a polarizer (analyzer) on the TFT array substrate 10 side is provided. The configuration of the structural birefringent body 81 will be described later.
[0051]
On the other hand, in the counter substrate 20, three different colors of R (red), G (green), and B (blue) differ from the second light-shielding film 31 a generally called a black matrix on the surface of the substrate body 20 A on the liquid crystal layer 50 side. A color filter 80 composed of the color material layer 82 is formed. Then, an overcoat film 83 for relaxing the step between the second light-shielding film 31 a of the color filter 80 and the color material layer 82 and protecting the color filter 80 is formed, and the overcoat film 83 is made of ITO or the like. And a common birefringent body having the function of a polarizer on the counter substrate 20 side and an alignment film for regulating the alignment of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 50 when no voltage is applied. 84 is provided.
[0052]
(Structure of structural birefringence)
Here, the configuration of the structural birefringent bodies 81 and 84 will be described in detail with reference to FIGS. The structural birefringent bodies 81 and 84 are made of a conductive material having light reflectivity, such as aluminum, silver, or a silver alloy. 4 (a) and 4 (b) are diagrams showing only the part corresponding to one pixel out of the structural birefringent bodies 81 and 84, and FIG. 4 (a) is the structural birefringent body on the TFT array substrate side. 81 and FIG. 4B respectively show the structural birefringent bodies 84 on the counter substrate side.
[0053]
As shown in these figures, the structural birefringent bodies 81 and 84 have a large number of linear light reflectors 85 and 86 arranged at a pitch smaller than the wavelength of light incident on the liquid crystal layer 50. In one pixel, the light reflectors 85 and 86 are divided into four regions having different extending directions. For example, in the case of the structural birefringent body 81 on the TFT array substrate 10 in FIG. The extending direction of the light reflector 85 differs by 90 ° in adjacent regions, such as the horizontal direction, the upper left region is the vertical direction, the lower left region is the horizontal direction, and the lower right region is the vertical direction. On the other hand, in the case of the structural birefringent body 84 on the counter substrate 20 in FIG. 4B, the upper right region is the vertical direction, the upper left region is the horizontal direction, the lower left region is the vertical direction, and the lower right region is the horizontal direction. Thus, like the TFT array substrate 10 side, the extending direction of the light reflector 86 differs by 90 ° in adjacent regions. Further, the extending directions of the light reflectors 85 and 86 also differ by 90 ° in corresponding regions on the TFT array substrate 10 side and the counter substrate 20 side. The pattern in FIG. 4A may be on the counter substrate 20 side, and the pattern in FIG. 4B may be on the TFT array substrate 10 side.
[0054]
4A and 4B is a light shielding portion 87, which corresponds to a wiring region in which the data line 6a, the scanning line 3a, and the like are arranged. In addition, light reflectors 85 and 86 are formed. In addition, lattice-shaped light shielding portions 89 and 90 are also formed in a region between the four regions where the light reflectors 85 and 86 are formed. These light shielding portions 89 and 90 are for shielding light leakage due to disclination occurring between domains having different orientation directions.
[0055]
Here, as an example of the dimensions of each part, for example, the pitch P of one pixel is about 200 μm, the width W1 of the light shielding parts 87 and 88 between the pixels is about 5 to 20 μm, and the width of the light shielding parts 89 and 90 between the areas. W2 is set to about 1 to 3 μm, the width of the light reflectors 85 and 86 is set to about 50 to 90 nm, and the pitch is set to about 100 to 150 nm.
[0056]
In addition, as shown in FIG. 3, a part of the liquid crystal layer 50 exists in a region between the adjacent light reflectors 85 and 86. Then, the light reflectors 85 and 86 having different refractive indexes and the liquid crystal layer 50 are alternately arranged in a stripe shape at a pitch smaller than the wavelength of the incident light, thereby functioning as the structural birefringent bodies 81 and 84. Therefore, of the light incident on the structural birefringent bodies 81 and 84, the polarized light that vibrates in a direction substantially parallel to the extending direction of the light reflectors 85 and 86 is reflected, and the light reflectors 85 and 86 extend. Polarized light that vibrates in a direction substantially perpendicular to the direction can be transmitted, and the structural birefringent bodies 81 and 84 can function as polarizers.
[0057]
On the other hand, the structural birefringent bodies 81 and 84 have a large number of light reflectors 85 and 86 arranged in a stripe pattern with a fine pitch, and thus have an orientation regulating force due to the shape action. That is, by forming a large number of light reflectors 85 and 86, liquid crystal molecules can be aligned along the extending direction of the stripes of the light reflectors 85 and 86. Therefore, in this embodiment, the alignment film is formed by providing the structural birefringent bodies 81 and 84 on the uppermost layers (most liquid crystal layer side) of both the TFT array substrate 10 and the counter substrate 20 constituting the liquid crystal display device. A sufficient alignment regulating force can be imparted to the liquid crystal layer 50 without being formed.
[0058]
In the liquid crystal display device of the present embodiment, the alignment regulating force is applied to the liquid crystal layer 50 by the shape of the light reflectors 85 and 86 of the structural birefringent bodies 81 and 84, and the linear light reflectors 85 and 86 extend. Since the liquid crystal molecules are aligned along the existing direction, it is possible to form multidomains having different alignment directions of the liquid crystal in four regions in which the light reflectors 85 and 86 extend in one pixel. . Further, since the alignment film is not required by utilizing the liquid crystal alignment action of the structural birefringent bodies 81 and 84, the rubbing process is also unnecessary. Accordingly, as long as the structural birefringent bodies 81 and 84 having the light reflectors 85 and 86 as described above are formed by using a photolithography technique described later, a multi-domain can be formed without performing a rubbing process. it can. Thus, according to the present embodiment, a liquid crystal display device having a wide viewing angle by multi-domain can be realized without using complicated processes.
[0059]
In the present embodiment, the TN liquid crystal mode is used for the display method. However, the structural birefringent bodies 81 and 84 are provided on both the TFT array substrate 10 and the counter substrate 20, and the light reflectors 85 and 86 are extended. When each of the four regions having different directions is viewed, the extending direction of the light reflector 85 on the TFT array substrate 10 and the extending direction of the light reflector 86 on the counter substrate 20 are orthogonal to each other. Even if the region is viewed, the transmission axis directions of the polarizers on both substrates are in a crossed Nicols relationship. Therefore, not only can a wide viewing angle be achieved by forming a multi-domain within one pixel, but also TN mode display is possible in all areas, and display brightness and contrast are ensured to ensure display quality. Can be increased.
[0060]
Further, in the case of the present embodiment, when the four regions obtained by dividing one pixel into four regions are viewed clockwise or counterclockwise, the extending direction of the light reflectors 85 and 86 is rotated by 90 °. Yes. With this configuration, a pretilt can be given to the liquid crystal molecules. The reason is as follows.
[0061]
FIG. 5A is a diagram schematically showing the structural birefringent body 81 on the TFT array substrate 10 side shown in FIG. The direction in which the broken line extends indicates the extending direction of the light reflector 85, and the direction of the tip of the arrow indicates the side on which the liquid crystal molecules rise. FIG.5 (b) is sectional drawing which follows the AA 'line of Fig.5 (a). In the section showing the cross section, the light reflector 85 extends in a direction parallel to the paper surface on the left side of the drawing, and the light reflector 85 extends in a direction perpendicular to the paper surface on the right side of the drawing. Therefore, the liquid crystal molecules 50a are aligned along the extending direction of the light reflector 85, but it should not be possible to impart a pretilt to the liquid crystal molecules 50 only by the shape action of the light reflector 85.
[0062]
However, in the case of the present embodiment, since the width of the light shielding portion 89 that partitions adjacent regions, in other words, the interval between the regions is only 1 to 3 μm, disclination occurs near the boundary between the regions. End up. Disclination generally leads to display defects. In this case, the disclination generated in this region is a trigger, and one end of the liquid crystal molecules 50a is connected to the disc at the moment when a voltage is applied to the liquid crystal layer 50. It tries to stand up by being pulled by the region where the ligation occurs. At this time, when disclination occurs early in any of the boundary portions between the four regions and the liquid crystal molecules 50a rise in any direction in the adjacent region, the adjacent liquid crystal molecules 50a in the adjacent region. The liquid crystal molecules 50a try to rise in a certain direction under the influence of the rising direction. As a result, as indicated by an arrow in FIG. 5A, the liquid crystal molecules 50a rise in the direction in which the four regions rotate in order, and the rising direction is uniquely determined.
[0063]
That is, in the state where no voltage is applied to the liquid crystal layer 50, the liquid crystal molecules 50a lie parallel to the substrate and there is no normal pretilt. However, at the moment when the voltage is applied, the disclination between the regions triggers each region. Liquid crystal molecules 50a stand up in a certain direction. Therefore, in order to perform such an operation, it is necessary to set the interval between the regions within a range in which disclination occurs intentionally. Further, it is necessary to make the interval between the regions smaller than the interval between the pixels so that the disclination occurs in the portion between the regions. In this way, by restricting the operation of the liquid crystal molecules, it is possible to prevent the display defect from spreading beyond the original disclination generation region.
[0064]
However, since the disclination generation region itself also becomes a display defect, it is necessary to shield the light by the light shielding portion 89. In the present embodiment, the light shielding portion 89 is formed integrally with the structural birefringent body 81 in the same layer. Therefore, the configuration of the substrate is simplified, and the manufacturing process can be simplified.
[0065]
(Manufacturing method of liquid crystal display device)
Next, an example of a method for manufacturing the liquid crystal display device of the above embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 11 are process diagrams showing a part of the TFT array substrate in each process in correspondence with the AA ′ cross section of FIG. 2, as in FIG.
[0066]
First, a substrate body 10A made of quartz, hard glass or the like is prepared, and the substrate body 10A is annealed. Next, as shown in FIG. 7A, the entire surface of the substrate body 10A is made of a single metal, an alloy, a metal silicide, or the like containing at least one of Ti, Cr, W, Ta, Mo, and Pb. Then, after depositing by sputtering, CVD, electron beam heating vapor deposition or the like, the first light shielding film 11a is formed by patterning using photolithography. Next, silicon oxide, silicate glass, or the like is deposited on the surface of the substrate body 10A on which the first light shielding film 11a is formed by sputtering, CVD, or the like, and then the surface is polished using CMP (chemical mechanical polishing) or the like. Thus, the first interlayer insulating film 12 is formed.
[0067]
Next, as shown in FIG. 7B, an amorphous silicon film is formed by a low pressure CVD method using monosilane gas, disilane gas or the like in a relatively low temperature environment of about 450 to 550 ° C., preferably about 500 ° C. Then, annealing is performed at about 600 to 700 ° C. in a nitrogen atmosphere to grow crystal grains to form a polysilicon film. The obtained polysilicon film is patterned using a photolithography method to form the semiconductor layer 1a and the first storage capacitor electrode 1f extending from the semiconductor layer 1a. Next, the semiconductor layer 1a and the first storage capacitor electrode 1f are thermally oxidized to form a thermal oxide silicon film having a relatively thin thickness of about 60 nm, and the capacitor together with the gate insulating film 2 of the pixel switching TFT element 30. A forming gate insulating film 2 is formed.
[0068]
Next, after doping the P channel semiconductor layer 1a with a group V element, doping an N channel semiconductor layer 1a with a group III element, doping for reducing the resistance of the first storage capacitor electrode 1f, etc. As shown in FIG. 8C, a contact hole 13 reaching the first light shielding film 11a is formed in the first interlayer insulating film 12 by dry etching such as reactive etching, reactive ion beam etching, or wet etching. Next, after a polysilicon film 3 is formed by a low pressure CVD method or the like, phosphorus (P) is thermally diffused to make the polysilicon film 3 conductive.
[0069]
Next, as shown in FIG. 8D, the polysilicon film 3 is patterned by using a photolithography method to form the scanning lines 3a and the capacitor lines 3b having the pattern shown in FIG.
[0070]
Next, after doping for forming the source region and drain region (LDD structure) of the TFT element 30, as shown in FIG. 9E, the scanning line 3a and the capacitor line in the pixel switching TFT element 30 are formed. A second interlayer insulating film 4 made of silicate glass, silicon nitride, silicon oxide or the like is formed so as to cover 3b by, for example, normal pressure, low pressure CVD or the like.
[0071]
Next, as shown in FIG. 10F, the contact hole 5 for the data line 6a is formed by dry etching such as reactive etching or reactive ion beam etching or by wet etching. Further, contact holes for connecting the scanning lines 3 a and the capacitor lines 3 b to wirings (not shown) are also formed in the second interlayer insulating film 4 by the same process as the contact holes 5. Next, a low resistance metal such as light-shielding aluminum, metal silicide, or the like is deposited on the second interlayer insulating film 4 by a sputtering method or the like to form a metal film 6.
[0072]
Further, as shown in FIG. 10G, the metal film 6 is patterned using a photolithography method to form data lines 6a.
[0073]
Next, as shown in FIG. 10H, a third interlayer insulating film 7 made of silicate glass, silicon nitride, silicon oxide, or the like is used so as to cover the data line 6a by using, for example, normal pressure, low pressure CVD or the like. Is deposited.
[0074]
Next, as shown in FIG. 11 (i), in the pixel switching TFT element 30, the contact hole 8 for electrically connecting the pixel electrode 9 and the high concentration drain region 1 e is formed by reactive etching and reactivity. It is formed by dry etching such as ion beam etching. Next, a transparent conductive film 90 such as ITO is formed on the third interlayer insulating film 7 by sputtering or the like.
[0075]
Next, as shown in FIG. 11J, the transparent conductive film 90 is patterned using a photolithography method to form the pixel electrode 9.
[0076]
Next, as shown in FIG. 11 (k), a fourth interlayer insulating film 16 made of silicate glass, silicon nitride, silicon oxide, or the like is formed by using, for example, atmospheric pressure, reduced pressure CVD or the like, and then aluminum, silver, or the like. A conductive material having light reflectivity such as silver alloy is deposited to a thickness of about 50 to 200 nm to form a metal film, and the metal film is patterned by using a photolithography method, so that a large number of light reflectors are formed. A structural birefringent body 81 having 85 is formed. The TFT array substrate 10 is completed through the above steps.
[0077]
Here, a photolithography process when forming the structural birefringent body will be described in detail with reference to FIG. FIG. 12 is an enlarged plan view of a portion surrounded by a dashed line B in FIG.
First, a light-reflective metal film is formed on the fourth interlayer insulating film 16, a first negative photoresist 91 is applied on the metal film, and then a two-beam interference exposure using a laser beam or the like is performed. Thereby, as shown in FIG. 12A, a plurality of linear first exposure regions 91a arranged at a pitch smaller than the wavelength of the incident light are formed (first exposure step).
[0078]
Next, by performing mask exposure on the first negative photoresist 91 that has been subjected to two-beam interference exposure in the previous step, as shown in FIG. 12B, the light reflector 85 in one pixel. The second exposure region 91b (the hatched region on the right side in the drawing) corresponding to a part of the plurality of regions having different extending directions is formed (second exposure step).
[0079]
Next, by developing the first negative photoresist 91 that has been exposed twice, the first resist pattern in which regions corresponding to the first exposure region 91a and the second exposure region 91b remain. Then, the metal film is etched using the first resist pattern as a mask to form a metal film pattern 92 having a shape as shown in FIG.
[0080]
Next, after applying a second negative photoresist 93 covering the metal film pattern 92, two-beam interference exposure using a laser beam or the like is performed, so that incident light as shown in FIG. A plurality of linear third exposure regions 93a that are arranged at a pitch smaller than the first wavelength and extend in a direction orthogonal to the first exposure region 91a are formed (third exposure step).
[0081]
Next, by performing mask exposure on the second negative photoresist 93 that has been subjected to two-beam interference exposure in the previous step, as shown in FIG. A fourth exposure region 93b (a hatched region on the left side in the figure) corresponding to the region on the other side is formed (fourth exposure step).
[0082]
Next, by developing the second negative photoresist 93 that has been exposed twice, a second resist pattern in which regions corresponding to the third exposure region 93a and the fourth exposure region 93b remain. Then, the metal film pattern 92 shown in FIG. 12C is etched by using the second resist pattern as a mask, so that the structure composite including the light reflector 85 as shown in FIG. A refractor 81 is formed.
[0083]
The manufacturing method described here is a manufacturing method using a negative photoresist. According to this manufacturing method, the liquid crystal alignment function and the polarization function can be performed without performing a rubbing process only through a photolithography process including four exposure processes (two light beam interference exposures and two mask exposures). A structural birefringent body having a combination can be formed with a high yield.
[0084]
A positive photoresist can also be used. The manufacturing method is almost the same as in the case of a negative photoresist, except that development is performed every time exposure is performed and a new photoresist is applied again. Since the pattern shape and the like are the same as in the case of the negative photoresist, illustration is omitted and a brief description will be given.
[0085]
In the case of using a positive photoresist, a plurality of linear arrays arranged at a pitch smaller than the wavelength of incident light by performing a two-beam interference exposure after applying the first positive photoresist on the metal film. A first exposure region is formed (first exposure step). Then, development of the first positive photoresist is performed to form a first resist pattern corresponding to the first exposure region.
[0086]
Next, after applying a second positive photoresist covering the first resist pattern, the second positive photoresist is subjected to mask exposure, whereby a plurality of light reflectors extending in different directions A second exposure region corresponding to a part of the region is formed (second exposure step). Next, the second positive photoresist is developed to form a second resist pattern in which a region corresponding to the second exposure region remains.
[0087]
Next, the metal film is etched using the first resist pattern and the second resist pattern laminated thereon as a mask to form a metal film pattern having a shape as shown in FIG. .
[0088]
Next, after applying a third positive-type photoresist on the metal film pattern, by performing two-beam interference exposure, the direction is arranged at a pitch smaller than the wavelength of the incident light and is orthogonal to the first exposure region. A plurality of linear third exposure regions extending in the first step are formed (third exposure step). Then, the third positive photoresist is developed to form a third resist pattern corresponding to the third exposure region.
[0089]
Next, after applying a fourth positive type photoresist covering the third resist pattern, mask exposure is performed on the fourth positive type photoresist, whereby the side not exposed in the second exposure step A fourth exposure region corresponding to the region is formed (fourth exposure step). Next, the fourth positive photoresist is developed to form a fourth resist pattern in which a region corresponding to the fourth exposure region remains.
[0090]
Next, by etching the metal film pattern using the third resist pattern and the fourth resist pattern laminated thereon as a mask, a structural birefringent body including a light reflector is formed.
[0091]
When a positive photoresist is used, the resist in the exposed area is removed, so a photoresist must be applied for each exposure process, which is a development process compared to using a negative photoresist. Although there is a disadvantage that the resist coating process increases, it is possible to obtain the same effect as described above that it is possible to form a structural birefringence body having both a liquid crystal alignment function and a polarization function at a high yield without performing a rubbing process. it can.
[0092]
In addition to such an exposure method combining two-beam interference exposure and mask exposure, a direct drawing method using an electron beam, a mask exposure using X-rays, or the like may be used. In particular, according to the latter method, all resist patterns can be formed by one exposure.
[0093]
On the other hand, for the counter substrate 20, a substrate body 20A made of glass or the like is prepared, and a color filter 80 made of the second light shielding film 31a and the color material layer 82 is formed by a known method. Thereafter, after the overcoat film 83 is formed, a transparent conductive material such as ITO is deposited on the entire surface by sputtering or the like, and patterned by using a photolithography method, whereby the common electrode 21 is formed on almost the entire surface of the substrate body 20A. Form. Furthermore, the counter substrate 20 is completed by forming the structural birefringent body 84 by the same method as that on the TFT array substrate 10 side.
[0094]
The TFT array substrate 10 and the counter substrate 20 manufactured as described above are bonded together via a sealing material (not shown) so that the structural birefringent bodies 81 and 84 face each other, and a method such as a vacuum suction method is used. Thus, the liquid crystal layer 50 is formed by sucking the liquid crystal into the space between the two substrates. Through the above steps, the liquid crystal display device of this embodiment is completed.
[0095]
[Second Embodiment]
Hereinafter, a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The basic configuration of the liquid crystal display device of the present embodiment is exactly the same as that of the first embodiment, and only the configuration of the structural birefringent body is different. That is, in the first embodiment, one pixel is divided into four, and a light reflector that extends linearly is provided in each region. However, in this embodiment, the light reflector is concentric and radial. Take the example formed in Therefore, in this embodiment, only the configuration of the structural birefringent body will be described, and description of other common parts will be omitted.
[0096]
As in the first embodiment, this embodiment uses a TN liquid crystal mode as a display method. FIGS. 6A and 6B are diagrams showing only a portion corresponding to one pixel out of the structural birefringent body. FIG. 6A shows the TFT array substrate 10 side, and FIG. A structural birefringent body on the counter substrate 20 side is shown.
[0097]
In the present embodiment, as shown in FIG. 6A, the structural birefringent bodies 94 on the TFT array substrate 10 side are arranged at a pitch smaller than the wavelength of incident light, and are concentric circles centered on the center of the pixel. A large number of light reflectors 95 are provided. On the other hand, as shown in FIG. 6B, the structural birefringent body 96 on the counter substrate 20 side is arranged at a pitch smaller than the wavelength of the incident light, and a large number of lights arranged radially around the center of the pixel. A reflector 97 is provided. In the first embodiment, one pixel is divided into four regions having different extending directions of the light reflector, whereas in this embodiment, the extending directions of the light reflectors 95 and 97 are continuous. It is different in that it has changed. However, when the light reflectors 95 and 97 on the TFT array substrate 10 side and the counter substrate 20 side are overlapped, the extending direction of the light reflectors 95 and 97 is perpendicular to the first embodiment. It is the same as the form. The pattern in FIG. 6A may be on the counter substrate 20 side, and the pattern in FIG. 6B may be on the TFT array substrate 10 side.
[0098]
According to the liquid crystal display device of the present embodiment, the transmission axis directions of the polarizers composed of the structural birefringent bodies 94 and 96 on both substrates are in a crossed Nicols relationship in all regions within one pixel, Since the area can contribute to the display, the brightness and contrast of the display can be ensured. Further, in this configuration, by combining the concentric light reflector 95 and the radial light reflector 97, the alignment direction of the liquid crystal is continuous rather than forming a multi-domain (a plurality of regions) in one pixel. The state has changed. As a result, since there is no portion where disclination occurs, a light shielding portion is not necessary, so that the aperture ratio can be made extremely high and the viewing angle characteristic can be made completely isotropic.
[0099]
However, even in the case of the above configuration, since the occurrence of disclination is unavoidable only at the center of the concentric circle and the radial center, that is, the center of the pixel, the circular light shielding portions 98 and 99 are provided to shield display defects. ing.
[0100]
[Electronics]
Examples of electronic devices provided with the liquid crystal display device of the above embodiment will be described.
FIG. 13 is a perspective view showing an example of a mobile phone. In FIG. 13, reference numeral 1000 denotes a mobile phone body, and reference numeral 1001 denotes a display unit using the liquid crystal display device.
[0101]
FIG. 14 is a perspective view showing an example of a wristwatch type electronic device. In FIG. 14, reference numeral 1100 indicates a watch body, and reference numeral 1101 indicates a display unit using the liquid crystal display device.
[0102]
FIG. 15 is a perspective view illustrating an example of a portable information processing apparatus such as a word processor or a personal computer. In FIG. 15, reference numeral 1200 denotes an information processing apparatus, reference numeral 1202 denotes an input unit such as a keyboard, reference numeral 1204 denotes an information processing apparatus body, and reference numeral 1206 denotes a display unit using the liquid crystal display device.
[0103]
Since the electronic devices shown in FIGS. 13 to 15 include the liquid crystal display device of the above embodiment, an electronic device including a liquid crystal display unit having a wide viewing angle and excellent display quality can be realized. .
[0104]
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the first embodiment, an example of a structural birefringent body in which one pixel is divided into four and the extending direction of the light reflector is rotated by 90 ° for each region is given. The extending direction of the light reflector is not limited to this, and can be changed as appropriate. Also, the case where the structural birefringent body is provided on the uppermost layer of each substrate has been shown, but the uppermost layer is not necessarily required as long as the shape of the light reflector is reflected on the surface and the liquid crystal alignment action appears. A thin film may be formed.
[0105]
In the above embodiment, the present invention is applied to an active matrix liquid crystal display device using TFT as a switching element. However, an active matrix liquid crystal display device using TFD (Thin Film Diode) as a switching element or a passive matrix type liquid crystal display device. The present invention may be applied to a liquid crystal display device. Further, the present invention may be applied not only to a direct-view type liquid crystal display device but also to a liquid crystal light valve used for light modulation means of a projection type display device. Further, specific descriptions regarding each component of the liquid crystal display device exemplified in the above embodiment can be changed as appropriate.
[0106]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, by providing a structural birefringent body having a region in which the extension direction of the light reflector is different in one pixel, the alignment direction of the liquid crystal is changed depending on the region. Different multi-domains can be formed, and the alignment film is not required by utilizing the liquid crystal alignment action of the structural birefringent body, so that the rubbing treatment is also unnecessary. Therefore, in the present invention, a liquid crystal display device having a wide viewing angle by multi-domaining can be realized without using complicated processes. In addition, since display with polarized light can be realized for each region where the extending direction of the light reflector is different, the light use efficiency is high, and the display quality such as contrast can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a plurality of pixels constituting an image display area of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing the structure of a plurality of pixel groups adjacent to a TFT array substrate constituting the liquid crystal display device.
3 is a diagram showing a cross-sectional structure of the liquid crystal display device, and is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2. FIG.
4 is a plan view showing only a structural birefringent body of one pixel of a liquid crystal display device, and shows (a) a TFT array substrate side and (b) a structural birefringent body on a counter substrate side, respectively.
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the reason why a pretilt can be given by the configuration of the embodiment.
6 is a plan view showing only a structural birefringent body of one pixel of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention, and shows (a) a TFT array substrate side and (b) a counter substrate side. FIG. Each of the structural birefringent materials is shown.
FIG. 7 is a process cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a continuation of the process cross-sectional view.
FIG. 9 is a continuation of the process cross-sectional view.
FIG. 10 is a continuation of the process cross-sectional view.
FIG. 11 is a continuation of the process cross-sectional view.
FIG. 12 is a plan view showing a method of forming a structural birefringent body in order of steps.
FIG. 13 is a perspective view illustrating an example of an electronic apparatus according to the invention.
FIG. 14 is a perspective view showing another example of the electronic apparatus.
FIG. 15 is a perspective view showing still another example of the electronic apparatus.
FIG. 16 is a diagram for explaining the principle of polarization action of a structural birefringent body.
[Explanation of symbols]
9 Pixel electrode
10 TFT array substrate
20 Counter substrate
21 Common electrode
50 Liquid crystal layer
50a Liquid crystal molecules
81, 84, 94, 96 structural birefringence
85, 86, 95, 97 Light reflector
87-90, 98, 99 Shading part

Claims (7)

A liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates and a plurality of pixels are arranged in a matrix,
A plurality of substantially linear light reflectors arranged at a pitch smaller than the wavelength of light incident on the liquid crystal layer on at least one of the pair of substrates, and in one pixel A structural birefringent body having regions with different extending directions of the light reflector is provided, and the orientation direction of the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer is regulated so as to be along the extending direction of the light reflector in the region,
Twisted nematic liquid crystal is used as the liquid crystal layer, the structural birefringent body is provided on both of the pair of substrates, and the light reflector of the structural birefringent body provided on one substrate for each region And the extending direction of the light reflector of the structural birefringent body provided on the other substrate are substantially orthogonal in a plane,
The one pixel is divided into four regions having different extending directions of the light reflector, the extending directions of the light reflectors in the regions adjacent to each other on each substrate are substantially orthogonal, and When the four regions are viewed clockwise or counterclockwise, the extending direction of the light reflector is rotated by 90 °, and the structural birefringent body is provided with a light shielding portion,
The liquid crystal display device, wherein the light shielding portion is provided between regions having different extending directions of the light reflector. A liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates and a plurality of pixels are arranged in a matrix,
A plurality of linear light reflectors arranged at a pitch smaller than the wavelength of light incident on the liquid crystal layer on at least one of the pair of substrates, and the light within one pixel; A structural birefringent body having regions with different extending directions of the reflector is provided, and the orientation direction of the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer is regulated so as to be along the extending direction of the light reflector in the region,
A twisted nematic liquid crystal is used as the liquid crystal layer, and the structural birefringent body is provided on both of the pair of substrates, and a plurality of lights formed on one substrate in a substantially concentric shape centering on the center of the pixel. A structural birefringent body having a reflector is provided, and a structural birefringent body having a plurality of light reflectors formed substantially radially around the center of the pixel on the other substrate is provided,
The structural birefringent body is provided with a light shielding portion,
The liquid crystal display device, wherein the light shielding portion is provided at a position covering a center of the pixel.   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the light shielding portion is formed in the same layer as the light reflector.   4. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the light reflector has conductivity, and the structural birefringence body also serves as an electrode for driving the liquid crystal layer. 5. It is a manufacturing method of the liquid crystal display device according to claim 1,
Forming a metal film having light reflectivity on a substrate;
After applying a first negative photoresist on the metal film, two-beam interference exposure is performed, whereby a plurality of linear firsts arranged at a pitch smaller than the wavelength of light incident on the liquid crystal layer. A first exposure step for forming an exposure area of
By performing mask exposure on the first negative photoresist that has been subjected to two-beam interference exposure in the previous step, one of a plurality of regions in which the extending direction of the light reflector in the one pixel is different. A second exposure step for forming a second exposure region corresponding to the region of the part;
Developing the first negative photoresist to form a first resist pattern in which regions corresponding to the first exposure region and the second exposure region remain; and
Etching the metal film using the first resist pattern as a mask;
After applying a second negative photoresist that covers the etched metal film, by performing two-beam interference exposure, the second negative photoresist is arranged at a pitch smaller than the wavelength of light incident on the liquid crystal layer. A third exposure step for forming a plurality of linear third exposure regions extending in a direction substantially orthogonal to the one exposure region;
By performing mask exposure on the second negative photoresist that has been subjected to two-beam interference exposure in the previous step, a fourth exposure region corresponding to the region not exposed in the second exposure step is obtained. A fourth exposure step to be formed;
Developing the second negative photoresist to form a second resist pattern in which regions corresponding to the third exposure region and the fourth exposure region remain; and
And a step of forming the light reflector by etching the metal film using the second resist pattern as a mask. It is a manufacturing method of the liquid crystal display device according to claim 1,
Forming a metal film having light reflectivity on a substrate;
After applying a first positive type photoresist on the metal film, two-beam interference exposure is performed, whereby a plurality of linear firsts arranged at a pitch smaller than the wavelength of light incident on the liquid crystal layer. A first exposure step for forming an exposure area of
Developing the first positive photoresist to form a first resist pattern corresponding to the first exposure region;
After applying a second positive type photoresist covering the first resist pattern, the second positive type photoresist is subjected to mask exposure, thereby extending the light reflector in the one pixel. A second exposure step of forming a second exposure region corresponding to a part of a plurality of regions having different orientations;
Developing the second positive photoresist to form a second resist pattern in which a region corresponding to the second exposure region remains; and
Etching the metal film using the first resist pattern and the second resist pattern as a mask;
A third positive-type photoresist is applied on the etched metal film, and then two-beam interference exposure is performed to arrange the first positive-type photoresist at a pitch smaller than the wavelength of light incident on the liquid crystal layer. A third exposure step for forming a plurality of linear third exposure regions extending in a direction substantially orthogonal to the one exposure region;
Developing the third positive photoresist to form a third resist pattern corresponding to the third exposure region;
After the fourth positive photoresist covering the third resist pattern is applied, mask exposure is performed on the fourth positive photoresist, so that the side that has not been exposed in the second exposure step A fourth exposure step for forming a fourth exposure region corresponding to the region;
Developing the fourth positive photoresist to form a fourth resist pattern in which a region corresponding to the fourth exposure region remains;
And a step of forming the light reflector by etching the metal film using the third resist pattern and the fourth resist pattern as a mask.   An electronic apparatus comprising the liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 4.

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