(57)【要約】【課題】  オーバーレイヤとフォトスペーサとを有する液晶装置において、フォトスペーサをオーバーレイヤの上の所定位置に高精度に形成できるようにする。【解決手段】  一対の基板７，８の一方に設けられたスイッチング素子２１と、スイッチング素子２１を覆うオーバーレイヤ２２と、オーバーレイヤ２２の上に設けられた画素電極２３と、スイッチング素子２１と画素電極２３とを導電接続するコンタクトホール２７と、オーバーレイヤ２２の表面に設けられたフォトスペーサ２４とを有する液晶装置である。フォトスペーサ２４はオーバーレイヤ２２と一体に形成される。画素電極２３はフォトスペーサ２４が無い領域に形成される。オーバーレイヤ２２、フォトスペーサ２４、及びコンタクトホール２７は、多階調露光マスクを用いた１回の露光及びそれに続く１回の現像によって同時に形成される。【選択図】        図４
2006243323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板の一方に設けられたスイッチング素子と、
該スイッチング素子を覆う層間絶縁膜と、
該層間絶縁膜の上に設けられた画素電極と、
前記層間絶縁膜に形成され前記スイッチング素子と前記画素電極とを導電接続するコンタクトホールと、
前記層間絶縁膜の表面に設けられ前記一対の基板の間隔を維持するスペーサとを有し、
前記スペーサは前記層間絶縁膜と一体に形成され、前記画素電極は前記スペーサが無い領域に形成される
ことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
請求項１記載の液晶装置において、前記スペーサは前記スイッチング素子と平面的に重なる位置に設けられることを特徴とする液晶装置。
【請求項３】
一対の基板の一方に設けられたスイッチング素子と、該スイッチング素子を覆う層間絶縁膜と、該層間絶縁膜の上に設けられた画素電極と、前記層間絶縁膜に形成され前記スイッチング素子と前記画素電極とを導電接続するコンタクトホールと、前記層間絶縁膜の表面に設けられ前記一対の基板の間隔を維持するスペーサとを有し、前記スペーサは前記層間絶縁膜と一体に形成され、前記画素電極は前記スペーサが無い領域に形成される液晶装置を製造するための製造方法であって、
前記層間絶縁膜及び前記スペーサの材料から成る材料層を前記基板上に形成する工程と、
前記スペーサの潜像を形成する第１露光工程と、
前記コンタクトホールの潜像を形成する第２露光工程と、
前記スペーサ、前記層間絶縁膜、及び前記コンタクトホールを同時に顕在化させる現像工程と
を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項４】
一対の基板の一方に設けられたスイッチング素子と、該スイッチング素子を覆う層間絶縁膜と、該層間絶縁膜の上に設けられた画素電極と、前記層間絶縁膜に形成され前記スイッチング素子と前記画素電極とを導電接続するコンタクトホールと、前記層間絶縁膜の表面に設けられ前記一対の基板の間隔を維持するスペーサとを有し、前記スペーサは前記層間絶縁膜と一体に形成され、前記画素電極は前記スペーサが無い領域に形成される液晶装置を製造するための製造方法であって、
前記層間絶縁膜及び前記スペーサの材料から成る材料層を前記基板上に形成する工程と、
前記材料層を多階調露光マスクを用いて露光して前記スペーサの潜像、前記層間絶縁膜の潜像、及び前記コンタクトホールの潜像を同時に形成する露光工程と、
露光後の前記材料層を現像して前記スペーサ、前記層間絶縁膜、及び前記コンタクトホールを同時に顕在化させる現像工程とを有し、
前記多階調マスクは、光透過性がそれぞれ異なる３つの領域を有するハーフトーンマスクである
ことを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の液晶装置の製造方法において、
前記層間絶縁膜の材料はポジ型レジストであり、
前記ハーフトーンマスクのうち光透過性が１番高い領域は前記コンタクトホールを形成するための領域であり、
前記ハーフトーンマスクのうち光透過性が２番目に高い領域は前記画素電極に対応する領域を形成するための領域であり、
前記ハーフトーンマスクのうち光透過性が３番目に高い領域は前記スペーサを形成するための領域である
ことを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項６】
請求項４記載の液晶装置の製造方法において、
前記層間絶縁膜の材料はネガ型レジストであり、
前記ハーフトーンマスクのうち光透過性が１番高い領域は前記スペーサを形成するための領域であり、
前記ハーフトーンマスクのうち光透過性が２番目に高い領域は前記画素電極に対応する領域を形成するための領域であり、
前記ハーフトーンマスクのうち光透過性が３番目に高い領域は前記コンタクトホールを形成するための領域である
ことを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項７】
一対の基板の一方に設けられたスイッチング素子と、該スイッチング素子を覆う層間絶縁膜と、該層間絶縁膜の上に設けられた画素電極と、前記層間絶縁膜に形成され前記スイッチング素子と前記画素電極とを導電接続するコンタクトホールと、前記層間絶縁膜の表面に設けられ前記一対の基板の間隔を維持するスペーサとを有し、前記スペーサは前記層間絶縁膜と一体に形成され、前記画素電極は前記スペーサが無い領域に形成される液晶装置を製造するための製造方法であって、
前記層間絶縁膜及び前記スペーサの材料から成る材料層を前記基板上に形成する工程と、
前記材料層を多階調露光マスクを用いて露光して前記スペーサの潜像、前記層間絶縁膜の潜像、及び前記コンタクトホールの潜像を同時に形成する露光工程と、
露光後の前記材料層を現像して前記スペーサ、前記層間絶縁膜、及び前記コンタクトホールを同時に顕在化させる現像工程とを有し、
前記多階調マスクは、完全光透過領域、部分光透過領域、及び完全遮光領域を有するハーフトーンマスクである
ことを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項８】
一対の基板の一方に設けられたスイッチング素子と、該スイッチング素子を覆う層間絶縁膜と、該層間絶縁膜の上に設けられた画素電極と、前記層間絶縁膜に形成され前記スイッチング素子と前記画素電極とを導電接続するコンタクトホールと、前記層間絶縁膜の表面に設けられ前記一対の基板の間隔を維持するスペーサとを有し、前記スペーサは前記層間絶縁膜と一体に形成され、前記画素電極は前記スペーサが無い領域に形成される液晶装置を製造するための製造方法であって、
前記層間絶縁膜及び前記スペーサの材料から成る材料層を前記基板上に形成する工程と、
前記材料層を多階調露光マスクを用いて露光して前記スペーサの潜像、前記層間絶縁膜の潜像、及び前記コンタクトホールの潜像を同時に形成する露光工程と、
露光後の前記材料層を現像して前記スペーサ、前記層間絶縁膜、及び前記コンタクトホールを同時に顕在化させる現像工程とを有し、
前記多階調マスクは、露光解像限界よりも小さい遮光パターンの集合によって透過光量が異なる複数の領域を形成して成る面積階調マスクである
ことを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項９】
請求項３から請求項８のいずれか１つに記載の液晶装置の製造方法において、
前記スペーサの前記基板からの高さをＨＳ とし、前記層間絶縁膜の前記基板からの高さをＨＬ とするとき、前記スペーサ及び前記層間絶縁膜は前記露光及び前記現像によって、ＨＳ ＞ＨＬ となるように形成される
ことを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１又は請求項２記載の液晶装置を有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶を用いて光を制御する液晶装置及びその製造方法に関する。また、本発明は、その液晶装置を用いて構成される電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯電話機、携帯情報端末機等といった各種の電子機器に液晶装置が広く用いられている。例えば、電子機器に関する種々の情報を画像として表示するために液晶装置が用いられている。この液晶装置は、例えば、一対の基板間に液晶層を封止し、この液晶層に印加する電圧を画素ごとに制御することにより、該液晶層に供給された光を画素ごとに変調する。
【０００３】
このような液晶装置において、従来、ＴＦＤ（Thin Film Diode）素子等といったスイッチング素子を層間絶縁膜によって覆い、この層間絶縁膜の上に画素電極を形成し、層間絶縁膜の適所に形成したコンタクトホールによってスイッチング素子と画素電極とを導電接続する構造の液晶装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、液晶を封入する隙間、いわゆるセルギャップを一定に維持するためのスペーサをフォトリソグラフィ処理によって形成するという技術も知られている。これ以降、フォトリソグラフィ処理によって形成されるスペーサはフォトスペーサと呼ばれることがある。
【０００４】
また、素子基板及びカラーフィルタ基板を用いて形成された液晶装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。この液晶装置では、カラーフィルタの着色要素を覆うオーバーコートとスペーサを同時に形成している。また、ネガ型の感光性樹脂をハーフトーンマスクを用いて露光してスペーサと平坦化膜とを同時に形成する技術が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１５３８０４号公報（第３頁、図１）
【特許文献２】特開平０８−２９２４２６号公報（第４頁、図５）
【特許文献３】特開２００２−３５０８６０号公報（第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の通り、特許文献１によれば、スイッチング素子と画素電極との間に層間絶縁膜を設けることは従来から知られている。また、特許文献１には触れられていないが、層間絶縁膜の上にフォトリソグラフィ処理によってスペーサを形成することも、従来から知られている。このように層間絶縁膜の上にスペーサを形成する場合、従来は、それぞれを別々の工程で形成していた。つまり、層間絶縁膜とスペーサは一体ではなく別々の要素として形成されていた。
【０００７】
このように層間絶縁膜とスペーサとを別々の要素として形成する場合には、例えば、それぞれを形成するためのフォトリソグラフィ処理を別々に行わなければならず、それ故、両者の相対的な位置関係を正確に決めることが難しかった。また、工程が多くなったり、材料が多量に必要となって、コストが高くなるという問題があった。
【０００８】
特許文献２及び特許文献３に開示された技術、すなわちスペーサと他の要素とを同時に形成するようにすれば、工程が１つ減るので、コストを低減できると考えられる。しかしながら、特許文献２及び特許文献３に開示された技術は、カラーフィルタ基板にスペーサを形成する技術であり、スペーサと同時に形成される他の要素（例えば、カラーフィルタの上に設けられるオーバーコートや平坦化膜）は単純な断面形状のものに限られていた。このため、素子基板上に設けられる層間絶縁膜のようにコンタクトホールを形成しなければ成らないために断面形状が複雑である要素の上にスペーサをその要素と一体に形成することは、従来、行われていない。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、層間絶縁膜とフォトスペーサとを有する液晶装置において、フォトスペーサを層間絶縁膜の上の所定位置に高精度に形成できるようにすることを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、コンタクトホールを持った層間絶縁膜の上にフォトスペーサを一体に形成することを高精度且つ低コストで実現できる液晶装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る液晶装置は、一対の基板の一方に設けられたスイッチング素子と、該スイッチング素子を覆う層間絶縁膜と、該層間絶縁膜の上に設けられた画素電極と、前記層間絶縁膜に形成され前記スイッチング素子と前記画素電極とを導電接続するコンタクトホールと、前記層間絶縁膜の表面に設けられ前記一対の基板の間隔を維持するスペーサとを有し、前記スペーサは前記層間絶縁膜と一体に形成され、前記画素電極は前記スペーサが無い領域に形成されることを特徴とする。
【００１２】
上記構成において、スイッチング素子は、例えば、ＴＦＤ（Thin Film Diode）素子である。このＴＦＤ素子は、例えば、基板から順に第１電極、絶縁膜、第２電極を積層して成る積層構造を有する。第１電極は、例えばＴａＷ（タンタル・タングステン）によって形成される。絶縁膜は、例えば、陽極酸化膜によって形成される。第２電極は、例えば、Ｃｒ（クロム）、ＭｏＷ合金（モリブデンとタングステンを含んだ合金）によって形成される。層間絶縁膜は、例えばポジ型の感光性樹脂、例えばシリコン酸化膜、アクリル樹脂等によって形成される。画素電極は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等といった金属酸化物によって形成される。
【００１３】
層間絶縁膜の上にスペーサを一体に形成する手法は特定の手法に限定されないが、層間絶縁膜がコンタクトホールを持たなければならず、その断面形状が複雑になることを考慮すれば、スペーサと層間絶縁膜とコンタクトホールとは、２度露光処理、ハーフトーンマスクを用いた多階調露光、あるいは面積階調マスクを用いた多階調露光の各技術のいずれかを用いて行うことが好ましい。
【００１４】
２度露光処理とは、マスクパターンが異なる２つのマスクを１つずつ用いて２度の露光処理を行って、高さが異なるスペーサと層間絶縁膜とを基板上に形成すると共に層間絶縁膜の適所にコンタクトホールを形成する処理である。また、ハーフトーンマスクを用いた多階調露光とは、ハーフトーンマスクを用いた１回の露光により、高さの異なるスペーサと層間絶縁膜とを同時に形成し、さらに層間絶縁膜の適所にコンタクトホールをその１回の露光によって形成する処理である。ここで、ハーフトーンマスクとは、光透過性がそれぞれ異なる少なくとも３つの領域を有する露光マスクである。例えば、ハーフトーンマスクは、完全光透過領域、部分光透過領域、及び完全遮光領域の３つの領域を１つの基板上に有する露光マスクである。
【００１５】
また、面積階調マスクを用いた多階調露光とは、面積階調マスク（すなわち、露光解像限界よりも小さいパターンの集合によって透過光量が異なる複数の領域を形成して成る露光マスク）を用いた１回の露光により、高さの異なるスペーサと層間絶縁膜とを同時に形成し、さらに層間絶縁膜の適所にコンタクトホールをその１回の露光によって形成する処理である。なお、露光解像限界は露光装置の特性によって決まる値である。
【００１６】
以上の構成より成る液晶装置によれば、スペーサが層間絶縁膜と一体に形成されるので、それらを別々に形成する場合に比べて、層間絶縁膜に対するスペーサの相対的な位置を極めて正確に決めることができる。スペーサ、特にフォトスペーサは、仮にそれを透光性の材料によって形成したとしても、その周辺の表示品質は悪くなる。従って、フォトスペーサは、表示に寄与しない領域、例えばブラックマスクの領域に対応して設けることが望ましい。その場合、フォトスペーサの位置精度が高ければ、ブラックマスクの幅に必要以上の寸法公差を見込まなくて済むので、開口率を上げることに関して非常に有利である。
【００１７】
次に、本発明に係る液晶装置において、前記スペーサは前記スイッチング素子に対応する位置に設けることが望ましい。こうすれば、スペーサをスイッチング素子とは別の位置に設ける場合に比べて、開口率を上げることができる。
【００１８】
次に、本発明に係る液晶装置において、前記スペーサは前記スイッチング素子と平面的に重なる位置に設けられることが望ましい。フォトスペーサは、仮にそれを透光性の材料によって形成したとしても、その周辺の表示品質は悪くなる傾向にある。従って、フォトスペーサは、表示に寄与しない領域に対応して設けることが望ましい。その意味から、フォトスペーサはスイッチング素子と平面的に重なる位置に設けることが好ましい。なお、スイッチング素子が設けられる部分は遮光部材、すなわちブラックマスクによって遮光されるのが一般的である。従って、フォトスペーサをスイッチング素子と平面的に重なる位置に設けた場合には、そのフォトスペーサもブラックマスクによって遮光されることになる。
【００１９】
次に、本発明に係る第１の液晶装置の製造方法は、一対の基板の一方に設けられたスイッチング素子と、該スイッチング素子を覆う層間絶縁膜と、該層間絶縁膜の上に設けられた画素電極と、前記層間絶縁膜に形成され前記スイッチング素子と前記画素電極とを導電接続するコンタクトホールと、前記層間絶縁膜の表面に設けられ前記一対の基板の間隔を維持するスペーサとを有し、前記スペーサは前記層間絶縁膜と一体に形成され、前記画素電極は前記スペーサが無い領域に形成される液晶装置を製造するための製造方法であって、前記層間絶縁膜及び前記スペーサの材料から成る材料層を前記基板上に形成する工程と、前記スペーサの潜像を形成する第１露光工程と、前記層間絶縁膜の潜像及び前記コンタクトホールの潜像を形成する第２露光工程と、前記スペーサ、前記層間絶縁膜、及び前記コンタクトホールを同時に顕在化させる現像工程とを有することを特徴とする。なお、潜像とは、露光によって材料層の中に形成される、未だ顕在化されていない像のことである。
【００２０】
この方法は、いわゆる２度露光の技術を用いて、互いに高さの異なるスペーサ及び層間絶縁膜を形成し、さらに層間絶縁膜の適所にコンタクトホールを同時に形成する方法である。この方法によれば、例えば第１回目の露光量の少ない露光によってスペーサに対応する潜像を材料層の中に形成し、引き続いて行われる露光量の多い露光によってコンタクトホールの潜像を材料層の中に形成する。そして、それらの潜像を１回の現像処理によって顕在化する。この方法によれば、層間絶縁膜とスペーサとを別々の工程によって独自に形成する場合に比べて、工程を簡略化でき、それ故、コストを低減できる。また、第１回目の露光において露光量を適宜に調節することにより、スペーサの高さを希望に応じて任意の値に設定できる。
【００２１】
次に、本発明に係る第２の液晶装置の製造方法は、一対の基板の一方に設けられたスイッチング素子と、該スイッチング素子を覆う層間絶縁膜と、該層間絶縁膜の上に設けられた画素電極と、前記層間絶縁膜に形成され前記スイッチング素子と前記画素電極とを導電接続するコンタクトホールと、前記層間絶縁膜の表面に設けられ前記一対の基板の間隔を維持するスペーサとを有し、前記スペーサは前記層間絶縁膜と一体に形成され、前記画素電極は前記スペーサが無い領域に形成される液晶装置を製造するための製造方法であって、（１）前記層間絶縁膜及び前記スペーサの材料から成る材料層を前記基板上に形成する工程と、（２）前記材料層を多階調露光マスクを用いて露光して前記層間絶縁膜の潜像、前記スペーサの潜像、及び前記コンタクトホールの潜像を同時に形成する露光工程と、（３）露光後の前記材料層を現像して前記層間絶縁膜、前記スペーサ、及び前記コンタクトホールを同時に顕在化させる現像工程とを有し、（４）前記多階調マスクは、光透過性がそれぞれ異なる３つの領域を有するハーフトーンマスクであることを特徴とする。
【００２２】
この方法は、多階調マスクとしてハーフトーンマスクを用いることにより、互いに高さの異なるスペーサ及び層間絶縁膜を１回の露光によって形成し、さらにその１回の露光の際に層間絶縁膜の適所にコンタクトホールを同時に形成する方法である。この方法によれば、層間絶縁膜とスペーサとを別々の工程によって独自に形成する場合、及び上記の２度露光の場合に比べて、工程をさらに簡略化でき、それ故、コストをさらに低減できる。また、スペーサと層間絶縁膜が１回の露光及び1回の現像によって同時に形成されるので、層間絶縁膜に対するスペーサの位置を高精度に決めることができる。
【００２３】
ハーフトーンマスクを用いた上記の液晶装置の製造方法において、前記層間絶縁膜の材料はポジ型レジストとすることができる。そしてその場合には、前記ハーフトーンマスクのうち光透過性が１番高い領域を前記コンタクトホールを形成するための領域とし、前記ハーフトーンマスクのうち光透過性が２番目に高い領域を前記画素電極に対応する領域を形成するための領域とし、そして、前記ハーフトーンマスクのうち光透過性が３番目に高い領域を前記スペーサを形成するための領域とすることができる。
【００２４】
また、ハーフトーンマスクを用いた上記の液晶装置の製造方法において、前記層間絶縁膜の材料はネガ型レジストとすることができる。そしてその場合には、前記ハーフトーンマスクのうち光透過性が１番高い領域を前記スペーサを形成するための領域とし、前記ハーフトーンマスクのうち光透過性が２番目に高い領域を前記画素電極に対応する領域を形成するための領域とし、そして、前記ハーフトーンマスクのうち光透過性が３番目に高い領域を前記コンタクトホールを形成するための領域とすることができる。
【００２５】
次に、本発明に係る第３の液晶装置の製造方法は、一対の基板の一方に設けられたスイッチング素子と、該スイッチング素子を覆う層間絶縁膜と、該層間絶縁膜の上に設けられた画素電極と、前記層間絶縁膜に形成され前記スイッチング素子と前記画素電極とを導電接続するコンタクトホールと、前記層間絶縁膜の表面に設けられ前記一対の基板の間隔を維持するスペーサとを有し、前記スペーサは前記層間絶縁膜と一体に形成され、前記画素電極は前記スペーサが無い領域に形成される液晶装置を製造するための製造方法であって、（１）前記層間絶縁膜及び前記スペーサの材料から成る材料層を前記基板上に形成する工程と、（２）前記材料層を多階調露光マスクを用いて露光して前記層間絶縁膜の潜像、前記スペーサの潜像、及び前記コンタクトホールの潜像を同時に形成する露光工程と、（３）露光後の前記材料層を現像して前記層間絶縁膜、前記スペーサ、及び前記コンタクトホールを同時に顕在化させる現像工程とを有し、（４）前記多階調マスクは、完全光透過領域、部分光透過領域、及び完全遮光領域を有するハーフトーンマスクであることを特徴とする。
【００２６】
本発明で使用できるハーフトーンマスクは光透過性がそれぞれ異なる３つの領域を有するハーフトーンマスクである。このハーフトーンマスクの１つの形態として、完全光透過領域、部分光透過領域、及び完全遮光領域の３つの領域を有するハーフトーンマスクが考えられる。
【００２７】
次に、本発明に係る第４の液晶装置の製造方法は、一対の基板の一方に設けられたスイッチング素子と、該スイッチング素子を覆う層間絶縁膜と、該層間絶縁膜の上に設けられた画素電極と、前記層間絶縁膜に形成され前記スイッチング素子と前記画素電極とを導電接続するコンタクトホールと、前記層間絶縁膜の表面に設けられ前記一対の基板の間隔を維持するスペーサとを有し、前記スペーサは前記層間絶縁膜と一体に形成され、前記画素電極は前記スペーサが無い領域に形成される液晶装置を製造するための製造方法であって、（１）前記層間絶縁膜及び前記スペーサの材料から成る材料層を前記基板上に形成する工程と、（２）前記材料層を多階調露光マスクを用いて露光して前記層間絶縁膜の潜像、前記スペーサの潜像、及び前記コンタクトホールの潜像を同時に形成する露光工程と、（３）露光後の前記材料層を現像して前記層間絶縁膜、前記スペーサ、及び前記コンタクトホールを同時に顕在化させる現像工程とをすることを特徴とする。
【００２８】
この方法は、多階調マスクとして面積階調マスクを用いることにより、互いに高さの異なるスペーサ及び層間絶縁膜を１回の露光によって形成し、さらにその１回の露光の際に層間絶縁膜の適所にコンタクトホールを同時に形成する方法である。この方法によれば、層間絶縁膜とスペーサとを別々の工程によって独自に形成する場合、及び上記の２度露光の場合に比べて、工程をさらに簡略化でき、それ故、コストをさらに低減できる。また、スペーサと層間絶縁膜が１回の露光及び1回の現像によって同時に形成されるので、層間絶縁膜に対するスペーサの位置を高精度に決めることができる。
【００２９】
次に、以上に記載した各液晶装置の製造方法において、前記スペーサの前記基板からの高さをＨＳ とし、前記層間絶縁膜の前記基板からの高さをＨＬ とするとき、前記スペーサ及び前記層間絶縁膜は前記露光及び前記現像によって、ＨＳ ＞ＨＬ となるように形成されることが望ましい。こうすれば、スペーサを層間絶縁膜よりも高く形成でき、そのスペーサによって層間絶縁膜の表面上にセルギャップを確保できる。フォトリソグラフィ処理を用いて形成される層間絶縁膜の層厚及びスペーサの高さは高精度に規定できるので、上記のセルギャップも高精度に規定できる。
【００３０】
次に、本発明に係る電子機器は、以上に記載した構成の液晶装置を有することを特徴とする。本発明に係る液晶装置によれば、スペーサが層間絶縁膜と一体に形成されるので、それらを別々に形成する場合に比べて、層間絶縁膜に対するスペーサの相対的な位置を極めて正確に決めることができる。このため、スペーサを遮光するためのブラックマスクの寸法公差を小さく設定でき、それ故、開口率を高くでき、それ故、明るい表示を実現できる。従って、この液晶装置を用いた本発明に係る電子機器でも、明るい表示を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（液晶装置の第１実施形態）
以下、本発明に係る液晶装置を実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がその実施形態に限定されないことはもちろんである。また、これ以降の説明では図面を用いて各種の構造を例示するが、これらの図面に示される構造は特徴的な部分を分かり易く示すために実際の構造に対して寸法を異ならせて示す場合があることに注意を要する。
【００３２】
図１は、本発明に係る電気光学装置の一実施形態である液晶装置１を示している。ここに示す液晶装置１は、電気光学パネルとしての液晶パネル２と、この液晶パネル２に付設された照明装置３と、液晶パネル２に接続された配線基板としてのＦＰＣ（Flexible Printed Circuit：可撓性プリント回路）基板４とを有する。この液晶装置１に関しては矢印Ａが描かれた側が観察側であり、上記の照明装置３は液晶パネル２に関して観察側と反対側に配置されてバックライトとして機能する。
【００３３】
液晶パネル２は、長方形又は正方形で環状のシール材６によって互いに貼り合わされた一対の基板７及び８を有する。基板７はスイッチング素子が形成される素子基板である。また、基板８はカラーフィルタが形成されるカラーフィルタ基板である。シール材６はその一部に液晶注入口６ａを有し、この液晶注入口６ａを介して液晶が液晶パネル２の内部へ注入され、素子基板７とカラーフィルタ基板８との間に液晶層１２が形成される。液晶注入口６ａは液晶の注入が完了した後に樹脂によって封止される。
【００３４】
照明装置３は、光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）１３と、導光体１４とを有する。光源としては、ＬＥＤのような点状光源以外に、冷陰極管のような線状光源を用いることもできる。導光体１４は、例えば、透光性を有する樹脂を材料とする成形加工によって形成され、ＬＥＤ１３に対向する側面が光入射面１４ａであり、液晶パネル２に対向する面が光出射面１４ｂである。矢印Ａで示す観察側から見て導光体１４の背面には、必要に応じて、光反射層１６が設けられる。また、導光体１４の光出射面１４ｂには、必要に応じて、光拡散層１７が設けられる。
【００３５】
素子基板７は、図２において、第１の透光性の基板７ａを有する。この第１透光性基板７ａは、例えば、透光性のガラス、透光性のプラスチック等によって形成される。この第１透光性基板７ａの外側表面には偏光板１８ａが、例えば、貼着によって装着される。必要に応じて、偏光板１８ａ以外の光学要素、例えば位相差板を付加的に設けることもできる。他方、第１透光性基板７ａの内側表面には、複数のライン配線１９が紙面垂直方向に互いに平行に形成される。個々のライン配線１９は図２の左右方向に延びている。そして、スイッチング素子として機能する非線形抵抗素子である複数のＴＦＤ素子２１がそれらのライン配線１９に沿って該ライン配線１９に接続して形成される。
【００３６】
それらのＴＦＤ素子２１及びライン配線１９を覆うように層間絶縁膜としてのオーバーレイヤ２２が形成され、このオーバーレイヤ２２の表面に該オーバーレイヤ２２と一体にフォトスペーサ２４が形成されている。オーバーレイヤ２２及びフォトスペーサ２４は、例えば、透光性、感光性、及び絶縁性を有する樹脂、例えばアクリル樹脂をフォトリソグラフィ処理によってパターニングすることによって形成する。また、オーバーレイヤ２２及びフォトスペーサ２４は、ポジ型レジスト又はネガ型レジストを材料として形成できる。フォトスペーサ２４は、立った状態の円柱又は角柱形状に形成されており、セルギャップＧが均一な寸法を維持するように機能する。なお、フォトスペーサ２４はギャップ材と呼ばれることがある。
【００３７】
オーバーレイヤ２２の表面であってフォトスペーサ２４が形成された領域以外の領域に複数の画素電極２３が形成される。画素電極２３は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウムスズ酸化物）等といった金属酸化物によって形成される。フォトスペーサ２４及び画素電極２３の上には配向膜２６ａが形成される。この配向膜２６ａは、例えばポリイミド等によって形成される。配向膜２６ａには配向処理、例えばラビング処理が施され、これにより、素子基板７の近傍における液晶分子の初期配向が決められる。
【００３８】
オーバーレイヤ２２は、ライン配線１９及びＴＦＤ素子２１を覆うように形成される。画素電極２３は、このオーバーレイヤ２２の上に形成されている。このオーバーレイヤ２２には、図３（ｂ）に示すように、画素電極２３とＴＦＤ素子２１とを電気的に接続するためのコンタクトホール２７が形成される。このコンタクトホール２７は、オーバーレイヤ２２とフォトスペーサ２４とをフォトリソグラフィ処理によって一体に形成する際に同時に形成される。このコンタクトホール２７は、ＴＦＤ素子２１とは重ならない位置であって、画素電極２３と平面的に重なる位置に形成する。また、ＴＦＤ素子２１は、図３（ａ）に示すように、２つのＴＦＤ要素である第１ＴＦＤ要素２１ａと第２ＴＦＤ要素２１ｂとを直列に接続することによって、いわゆるバック・ツー・バック（Back-to-Back）構造として形成されている。
【００３９】
ＴＦＤ素子２１は、図３（ｃ）に示すように、第１素子電極３４、絶縁膜３５、そして第２素子電極３６をその順で重ねることによって形成されている。第１素子電極３４は、例えば、Ｔａ（タンタル）又はＴａ合金によって形成される。Ｔａ合金としては、例えば、ＴａＷ（タンタル・タングステン）を用いることができる。絶縁膜３５は、例えば、陽極酸化処理によって形成される。第２素子電極３６は、例えばＣｒによって形成される。こうして形成されたＴＦＤ素子２１を覆うようにオーバーレイヤ２２が形成される。
【００４０】
第１ＴＦＤ要素２１ａの第２素子電極３６は、図３（ｃ）及び図３（ｂ）に示すように、ライン配線１９から延びている。つまり、ライン配線１９はＣｒによって形成されている。図３（ａ）に示すように、第２ＴＦＤ要素２１ｂの第２素子電極３６はその先端に広がった端子部３６ａを有し、コンタクトホール２７はこの端子部３６ａに対応する位置に形成される。そして、このコンタクトホール２７を通して画素電極２３と第２素子電極３６とが導通する。
【００４１】
上記のように、画素電極２３の下にオーバーレイヤ２２を設けることにより、画素電極２３の層とＴＦＤ素子２１の層とを別の層に分けている。この構造は、画素電極２３とＴＦＤ素子２１とを同じ層に形成する構造に比べて、図２の素子基板７の表面を有効に活用できる。例えば、画素電極２３の面積、すなわち画素面積を大きくすることができるので、液晶装置１において表示を見易くできる。
【００４２】
なお、図３（ｂ）の第１素子電極３４が第１透光性基板７ａから剥れることを防止したり、第１透光性基板７ａから第１素子電極３４へ不純物が拡散しないようにするために、ＴＦＤ素子２１と第１透光性基板７ａとの間及びライン配線１９と第１透光性基板７ａとの間に下地層を設けることもできる。
【００４３】
図２において、素子基板７に対向するカラーフィルタ基板８は、矢印Ａで示す観察側から見て長方形又は正方形の第２の透光性の基板８ａを有する。この第２透光性基板８ａは、例えば、透光性のガラス、透光性のプラスチック等によって形成される。この第２透光性基板８ａの外側表面には偏光板１８ｂが、例えば、貼着によって装着される。必要に応じて、偏光板１８ｂ以外の光学要素、例えば位相差板を付加的に設けることもできる。
【００４４】
第２透光性基板８ａの内側表面には、図４に示すように、樹脂膜４１が形成され、その上に光反射膜４２が形成される。光反射膜４２は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｌ合金等によって形成される。光反射膜４２の上には複数の着色要素４３及びそれらを取り囲む遮光部材４４が形成され、その上にオーバーコート層４６が形成され、その上に紙面垂直方向へ直線的に延びる複数の帯状電極４７が形成され、さらにその上に配向膜２６ｂが形成される。配向膜２６ｂには配向処理、例えばラビング処理が施され、これにより、カラーフィルタ基板８の近傍における液晶分子の初期配向が決められる。
【００４５】
上記の樹脂膜４１の表面には凸部又は凹部が形成されて凹凸パターンが形成されている。この凹凸パターンは矢印Ａ方向から見てランダム（すなわち、無秩序）になっている。樹脂膜４１の表面にこのような凹凸パターンを設けることにより、その上に積層された光反射膜４２も同じ凹凸パターンを持つことになる。このため、光反射膜４２で反射する光は散乱光となる。これにより、光反射膜４２で鏡面反射が生じることを防止できる。
【００４６】
図４において、オーバーコート層４６は、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等といった感光性の樹脂によって形成される。図４の紙面垂直方向に帯状に延びる複数の電極４７は、例えばＩＴＯ等といった金属酸化物によって形成される。また、その上に形成された配向膜２６ｂは、例えばポリイミド等によって形成される。
【００４７】
素子基板７上に設けられた複数の画素電極２３は矢印Ａ方向から見て、縦横にマトリクス状に並ぶ、いわゆるドットマトリクス状に配列されている。つまり、複数の画素電極２３は、図４の左右方向へ直線状に並べられると共に、図４の紙面垂直方向へ直線状に並べられている。一方、カラーフィルタ基板８上に設けられた複数の帯状電極４７は、図４において左右方向に等間隔で紙面垂直方向に延びている。画素電極２３及び帯状電極４７は以上の構成により矢印Ａ方向から見て重なり合っており、その重なり合った領域が表示のための最小単位である表示ドット領域Ｄを形成している。表示ドット領域Ｄが複数、縦横にマトリクス状に並ぶことにより図１の表示領域Ｖが形成され、この表示領域Ｖに文字、数字、図形等といった像が表示される。
【００４８】
図４の光反射膜４２は、例えばフォトエチング処理によって形成されるが、そのフォトエチング処理の際、光反射膜４２は表示ドット領域Ｄごとに一部が部分的に除去される。このため、個々の表示ドット領域Ｄの中には、光反射膜４２が存在する領域と、光反射膜４２が存在しない領域とが設けられる。光反射膜４２が存在しない領域５１は、図３に示すように表示ドット領域Ｄのほぼ中央に長方形状の領域として形成されている。なお、光反射膜４２が存在しない領域５１は図４のカラーフィルタ基板８に形成されるものであるので、素子基板７を示している図３に描かれたその領域５１は仮想的なものである。
【００４９】
図４において、個々の表示ドット領域Ｄの中で光反射膜４２が存在する領域が反射部Ｒであり、光反射膜４２が存在しない領域５１が透過部Ｔである。矢印Ａで示す観察側から入射した外部光、すなわち素子基板７側から入射した外部光Ｌ０は、反射部Ｒで反射する。一方、図２の照明装置３の導光体１４から出射した図４の光Ｌ１は、透過部Ｔを透過する。
【００５０】
図４に示す複数の着色要素４３は、１つ１つが表示ドット領域Ｄに対応して矢印Ａ方向から見て長方形のドット状に形成されている。これらの着色要素４３の１つ１つは、Ｂ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）の３原色のいずれか１つの光を通す材料によって形成されている。これら各色の着色要素４３は、本実施形態では、縦方向（すなわち、図４の左右方向）に同じ色が並び、横方向（すなわち、図４の紙面垂直方向）に順々に異なる色が並ぶという色配列であるストライプ配列に並べられている。配列としては、ストライプ配列に代えてデルタ配列、モザイク配列、その他適宜の配列を選択しても良い。なお、着色要素４３は、Ｃ(シアン)、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ(イエロー)の３原色によって形成することもできる。
【００５１】
遮光部材４４は、例えばＣｒ（クロム）等といった遮光性の材料によって、複数の着色要素４３の間を埋める状態、例えば矢印Ａ方向から見て格子状に形成される。この遮光部材４４は、ブラックマスクとして機能して着色要素４３を透過した光によって表示される像のコントラストを向上させる。なお、遮光部材４４は、Ｃｒ等といった特定の材料によって形成されることに限られず、例えば、着色要素４３を構成するＢ，Ｇ，Ｒ又はＣ，Ｍ，Ｙの各着色要素を重ねること、すなわち積層することによっても形成することができる。
【００５２】
本実施形態のように、Ｂ，Ｇ，Ｒの３色から成る着色要素４３を用いてカラー表示を行う場合は、Ｂ，Ｇ，Ｒの３色に対応する３つの着色要素４３に対応する３つの表示ドット領域Ｄによって１つの画素が形成される。他方、白黒又は任意の１色でモノカラー表示を行う場合は、１つの表示ドット領域Ｄによって１つの画素が形成される。
【００５３】
図２において、素子基板７を構成する第１透光性基板７ａはカラーフィルタ基板８の外側へ張り出す張出し部５２を有している。この張出し部５２のうちの矢印Ａで示す観察側と反対側の表面には、配線５４がフォトエッチング処理等によって形成されている。配線５４は複数本形成されており、それらの複数本が紙面垂直方向へ互いに等間隔で平行に並べられている。また、張出し部５２の辺端には複数の外部接続用端子５６が紙面垂直方向へ互いに等間隔で平行に並ぶように形成されている。図１に示したＦＰＣ基板４に形成される配線は、図２の外部接続用端子５６に導電接続する。
【００５４】
複数の配線５４の一部はライン配線１９となって第１透光性基板７ａの表面上を延びている。また、複数の配線５４の残りの一部はシール材６の中にランダム（すなわち、無秩序）に含まれる導通材５７を介してカラーフィルタ基板８上に設けられた帯状電極４７に導電接続されている。導通材５７は、図２では模式的に大きく描かれているが、実際にはシール材６の断面の幅よりも小さいものであり、シール材６の１つの断面内に複数の導通材５７が含まれるのが普通である。
【００５５】
張出し部５２の表面には、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film：異方性導電膜）５８を用いたＣＯＧ（Chip On Glass）技術によって、駆動用ＩＣ５３が実装されている。駆動用ＩＣ５３は、本実施形態では図１に示すように複数、例えば３個実装されている。例えば、中央の１つの駆動用ＩＣ５３は、図２のライン配線１９へデータ信号及び走査信号の一方を伝送する。他方、図１において両側の駆動用ＩＣ５３，５３は、カラーフィルタ基板８上に形成された帯状電極４７へデータ信号及び走査信号の他方を伝送する。
【００５６】
以上のように構成された液晶装置１によれば、図２において、液晶装置１が明るい室外や明るい室内に置かれる場合は、太陽光や室内光等といった外部光を用いて反射型の表示が行われる。一方、液晶装置１が暗い室外や暗い室内に置かれる場合は、照明装置３をバックライトとして用いて透過型の表示が行われる。
【００５７】
上記の反射型表示を行う場合、図４において、観察側である矢印Ａの方向から素子基板７を通して液晶パネル２内へ入射した外部光Ｌ０は、液晶層１２を通過してカラーフィルタ基板８内へ入った後、反射部Ｒにおいて光反射膜４２で反射して再び液晶層１２へ供給される。他方、上記の透過型表示を行う場合、図２の照明装置３の光源１３が点灯し、それからの光が導光体１４の光入射面１４ａから導光体１４へ導入され、さらに、光出射面１４ｂから面状の光として出射する。この出射光は、図４の符号Ｌ１で示すように透過部Ｔにおいて光反射膜４２が存在しない領域５１を通って液晶層１２へ供給される。
【００５８】
以上のようにして液晶層１２へ光が供給される間、素子基板７側の画素電極２３とカラーフィルタ基板８側の帯状電極４７との間には、走査信号およびデータ信号によって特定される所定の電圧が印加され、これにより、液晶層１２内の液晶分子の配向が表示ドット領域Ｄごとに制御され、この結果、液晶層１２に供給された光が表示ドット領域Ｄごとに変調される。この変調された光が、素子基板７側の偏光板１８ａ（図２参照）を通過するとき、その偏光板１８ａの偏光特性に従って表示ドット領域Ｄごとに通過を許容または通過を阻止され、これにより、素子基板７の表面に文字、数字、図形等といった像が表示され、これが、矢印Ａ方向から視認される。
【００５９】
以上に説明した本実施形態の液晶装置１においては、図４においてフォトスペーサ２４がオーバーレイヤ２２と一体に形成されるので、それらを別々に形成する場合に比べて、オーバーレイヤ２２に対するフォトスペーサ２４の相対的な位置を極めて正確に決めることができる。フォトスペーサ２４は、仮にそれを透光性の材料によって形成したとしても、その周辺の表示品質は悪くなる。従って、フォトスペーサ２４は、表示に寄与しない領域、例えば遮光部材４４が設けられたブラックマスクの領域に対応して設けることが望ましい。その場合、フォトスペーサ２４の位置精度が高ければ、そのブラックマスクの幅に必要以上の公差を見込まなくて済むので、表示ドット領域Ｄの面積（すなわち、開口率）を上げることに関して非常に有利である。
【００６０】
（液晶装置の製造方法の第１実施形態）
次に、以上に説明した液晶装置１を製造するための製造方法の一実施形態を図５に示す工程図を参照して説明する。図５の工程Ｐ１〜工程Ｐ６に至る工程は図１の素子基板７を形成する工程である。また、工程Ｐ１１〜工程Ｐ１８に至る工程は図１のカラーフィルタ基板８を形成する工程である。また、工程Ｐ２１〜工程Ｐ２８に至る工程はそれらの基板を貼り合わせて製品である液晶装置を形成する工程である。
【００６１】
なお、本実施形態では、図１に示す素子基板７及びカラーフィルタ基板８を１つずつ形成するのではなく、素子基板７に関しては、複数の素子基板７を形成できる大きさの面積を有する素子側マザー透光性基板の上に素子基板７の複数個分の要素を同時に形成するものとする。また、カラーフィルタ基板８に関しては、複数のカラーフィルタ基板８を形成できる大きさの面積を有するカラーフィルタ側マザー透光性基板の上にカラーフィルタ基板８の複数個分の要素を同時に形成するものとする。素子側マザー透光性基板及びカラーフィルタ側マザー透光性基板は、例えば、透光性ガラス、透光性プラスチック等によって形成される。
【００６２】
まず、図５の工程Ｐ１において、素子側マザー透光性基板の表面にスイッチング素子である図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）のＴＦＤ素子２１及び配線１９を図６（ａ）に示すように基板７ａ上に同時に形成する。具体的には、第１素子電極３４を例えばＴａＷによって形成し、絶縁膜３５を陽極酸化処理によって形成する。また、配線１９、第２素子電極３６、及び端子部３６ａを例えばＣｒによって形成する。
【００６３】
次に、工程Ｐ２において、層間絶縁膜である図３（ｂ）のオーバーレイヤ２２、フォトスペーサ２４、及びコンタクトホール２７を図７（ｄ）に示すように基板７ａ上に形成する。この工程の詳細は後述する。次に、工程Ｐ３において、図２の画素電極２３をＩＴＯを材料としてフォトエッチング処理（すなわち、フォトリソグラフィ処理及びエッチング処理）によって図７（ｅ）に示すように形成する。このとき、コンタクトホール２７において画素電極２３とＴＦＤ素子１９の第２電極３６の端子部３６ａとの導通がとられる。また、画素電極２３のパターニングの際にフォトスペーサ２４と重なる部分の電極材料が除去される。
【００６４】
次に、工程Ｐ４において、図２の配向膜２６ａが、例えばポリイミドを印刷することによって図７（ｆ）に示すように形成される。次に、工程Ｐ５において、配向膜２６ａにラビング処理が施され、さらに工程Ｐ６において、図１のシール材６が、例えばエポキシ系樹脂を印刷することによって形成される。以上により、素子側マザー透光性基板の上に素子基板７の複数個分の要素が形成されて大面積の素子側マザー基板が形成される。
【００６５】
次に図５の工程Ｐ１１において、カラーフィルタ側マザー透光性基板の表面上に、図４の樹脂膜４１を表面に凹凸パターンを持つように形成する。次に、工程Ｐ１２において、フォトエチング処理によって図４の光反射膜４２を積層する。このとき、表示ドット領域Ｄごとに光反射膜４２が存在しない領域５１が形成され、これにより、光反射部Ｒと光透過部Ｔが形成される。
【００６６】
次に、工程Ｐ１３において、図４の着色要素４３を形成し、同時に各色の着色要素４３を重ねることによって遮光部、すなわちブラックマスク（ＢＭ）４４を形成する。遮光部４４は、例えば、個々の表示ドット領域Ｄの周りを埋めるような格子状パターンに形成される。着色要素４３については、Ｂ，Ｇ，Ｒの各色ごとに順々に形成する。例えば、各色の顔料や染料を感光性樹脂に分散させて成る着色材料をフォトリソグラフィ処理によって所定の配列に形成する。次に、工程Ｐ１４において、図４のオーバーコート層４６を、例えばアクリル樹脂、ポリイミド樹脂等といった感光性樹脂を材料としてフォトリソグラフィ処理によって形成する。
【００６７】
次に、工程Ｐ１５において、図４の帯状電極４７をＩＴＯを材料としてフォトエッチング処理によって形成し、さらに工程Ｐ１６において図４の配向膜２６ｂを形成し、さらに工程Ｐ１７において、配向処理としてのラビング処理を行う。以上により、カラーフィルタ側マザー透光性基板の上にカラーフィルタ基板８の複数個分の要素が形成されて大面積のカラーフィルタ側マザー基板が形成される。
【００６８】
その後、図５の工程Ｐ２１において、素子側マザー基板とカラーフィルタ側マザー基板とを貼り合わせる。これにより、素子側マザー基板とカラーフィルタ側マザー基板とが個々の液晶パネルの領域において図１のシール材６を挟んで貼り合わされた構造の大面積のパネル構造体が形成される。
【００６９】
次に、以上のようにして形成された大面積のパネル構造体に含まれるシール材６を、工程Ｐ２２において熱硬化または紫外線硬化によって硬化させて両マザー基板を接着して大面積のパネル構造体を形成する。次に、工程Ｐ２３において、そのパネル構造体を１次切断、すなわち１次ブレイクして、図１の液晶パネル２の複数個が１列に並んだ状態で含まれる中面積のパネル構造体、いわゆる短冊状のパネル構造体を複数形成する。シール材６には予めその適所に開口６ａが形成されており、上記の１次ブレイクによって短冊状のパネル構造体が形成されると、その開口６ａが外部に露出する。
【００７０】
次に、図５の工程Ｐ２４において、上記のシール材６の開口６ａを通して各液晶パネル部分の内部へ液晶を注入し、その注入の完了後、その開口６ａを樹脂によって封止する。次に工程Ｐ２５において、２回目の切断、すなわち２次ブレイクを行い、短冊状のパネル構造体から図１に示す個々の液晶パネル２を切り出す。
【００７１】
次に、図５の工程Ｐ２６において、図１の基板張出し部５２の表面に駆動用ＩＣ５３を実装する。さらに、工程Ｐ２７において図１の偏光板１８ａ及び１８ｂを液晶パネル２に接着する。そしてさらに、工程Ｐ２８において、図１の照明装置３を液晶パネル２に取付ける。これにより、液晶装置１が完成する。
【００７２】
以下、工程Ｐ２のオーバーレイヤ／スペーサ形成工程について、図８を参照して詳細に説明する。まず、工程Ｐ３１において、図６（ｂ）に示すように、第１透光性基板７ａの上にＴＦＤ素子２１を覆うように、オーバーレイヤ及びスペーサの材料、例えばポジ型レジストである感光性樹脂３１をスパッタ等によって一様な厚さで塗布する。
【００７３】
次に、図８の工程Ｐ３２において露光処理を実行する。具体的には、図６（ｃ）に示すように、素子基板７ａ（切断する前の大面積のもの）を露光装置、例えば一括露光装置の所定位置に設置し、さらに、ハーフトーン型の多階調露光マスク６１Ａを素子基板７ａに対向する所定位置に設置する。ハーフトーン型多階調露光マスク６１Ａは、光透過性がそれぞれ異なる３つの領域を有するハーフトーンマスクであり、より具体的には、完全光透過領域Ａ０、部分光透過領域Ａ１、及び完全遮光領域Ａ２を有するハーフトーンマスクである。
【００７４】
部分光透過領域Ａ１は、ガラス等といった透光性材料によって形成された基板６２上に部分光透過パターン６３を設けることによって形成されている。この部分光透過パターン６３は、光を減衰して透過させる材料を基板６２上に塗布した後、その材料を光描画によって所定パターンに形成したものである。光を減衰して透過させる材料としては、例えば、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ又はＭｏＳｉ２）を用いることができる。この部分光透過領域Ａ１は、露光光Ｌ２の全光量のうちの何割かを透過する。
【００７５】
完全遮光領域Ａ２は、部分光透過パターン６３上に遮光パターン６４を設けることによって形成されている。この遮光パターン６４は、光を完全に透過させない材料を基板６２上又は部分光透過パターン６３上に塗布した後、その材料を光描画によって所定パターンに形成したものである。光を完全に透過させない材料としては、例えば、Ｃｒ及びＣｒＯＸ（酸化クロム）の２層構造を有する積層クロムを用いることができる。この完全遮光領域Ａ２は、露光光Ｌ２を完全に遮光する。
【００７６】
完全光透過領域Ａ０は、基板６２の上に何も形成されていない領域である。この領域では、露光光Ｌ２が、基板６２によって減衰するだけで、ほぼ１００％の光量を維持した状態で基板６２を透過する。
【００７７】
以上の構成を有するハーフトーン型多階調マスク６１Ａを通して材料層３１へ一定光量の露光光Ｌ２を照射すると、鎖線で示す潜像がその材料層３１の中に形成される。この潜像は、後の工程で行われる現像処理によって顕在化する像のことである。この潜像のうち完全遮光領域Ａ２に対応する部分は露光光Ｌ２を受けないので、この部分はほぼ材料層３１がほぼそのままの高さで残る部分である。また、潜像のうち部分光透過領域Ａ１に対応する部分は露光光Ｌ２のうちの一部光量を受けることにより、完全遮光領域Ａ２に対応する部分よりも低い潜像が形成される部分である。また、潜像のうち完全光透過領域Ａ０に対応する部分は露光光Ｌ２が十分に照射されて材料層３１が無くなる部分である。
【００７８】
露光処理によって以上のような潜像が形成された後、図８の工程Ｐ３３において現像処理が行われる。具体的には、図６（ｃ）のように潜像を有するに至った材料層３１が現像液に浸されて、露光によって光分解した部分が除去されて、図７（ｄ）に示すように潜像が顕在化する。この顕在化した像は、フォトスペーサ２４、オーバーレイヤ２２、及びコンタクトホール２７を有している。フォトスペーサ２４の基板７ａからの高さをＨＳとし、オーバーレイヤ２２の基板７ａからの高さをＨＬとするとき、ＨＳ＞ＨＬとなるようにフォトスペーサ２４及びオーバーレイヤ２２が形成される。フォトスペーサ２４は図６（ｃ）において完全遮光領域Ａ２に対応する部分の材料層３１によって形成される。また、オーバーレイヤ２２は図６（ｃ）において部分光透過領域Ａ１に対応する部分の材料層３１によって形成される。また、コンタクトホール２７は、図６（ｃ）において完全光透過領域Ａ０に対応する部分であって材料層３１が全て除去された部分である。
【００７９】
以上のようにしてオーバーレイヤ２２、フォトスペーサ２４、及びコンタクトホール２７が図８の露光工程３２及び現像工程３３によって一体構造として形成された後、図５の画素電極形成工程Ｐ３において図７（ｅ）の画素電極２３が形成され、さらに、図５の配向膜形成工程Ｐ４において図７（ｆ）の配向膜２６ａが形成されることは、既に説明した通りである。
【００８０】
以上のように、本実施形態では、ハーフトーン型の多階調マスク６１Ａ（図６（ｃ）参照）を用いることにより、互いに高さの異なるフォトスペーサ２４及びオーバーレイヤ２２を１回の露光及び１回の現像によって形成し、さらにその１回の露光及び１回の現像の際にオーバーレイヤ２２の適所にコンタクトホール２７を同時に形成する。このため、オーバーレイヤ２２とフォトスペーサ２４とを別々の工程によって独自に形成する場合に比べて、工程を非常に簡略化でき、それ故、コストを大きく低減できる。また、フォトスペーサ２４とオーバーレイヤ２２が１回の露光及び1回の現像によって同時に形成されるので、オーバーレイヤ２２に対するフォトスペーサ２４の位置を高精度に決めることができる。
【００８１】
（液晶装置の製造方法の第２実施形態）
図９は、本発明に係る液晶装置の製造方法の他の実施形態の要部工程を示している。この実施形態の全体的な工程は図５に示した先の実施形態の場合と同じとすることができる。図９（ａ）は、図５のＴＦＤ素子形成工程Ｐ１を実行した後の状態を示している。また、図９（ｂ）は、図５のオーバーレイヤ／スペーサ形成工程Ｐ２のうち、図８の材料層形成工程Ｐ３１を実行した後の状態を示している。また、図９（ｃ）は、図８の露光工程Ｐ３２を実行した後の状態を示している。
【００８２】
先の実施形態では、図６（ｃ）に示したように、ハーフトーン型多階調露光マスク６１Ａを用いて図８の露光工程Ｐ３２を実行した。これに代えて本実施形態では、図９（ｃ）に示すように面積階調型の多階調露光マスク６１Ｂを用いて図８の露光工程Ｐ３２を実行する。ここで用いる面積階調型多階調露光マスク６１Ｂは、露光装置の特性である露光解像限界よりも小さい遮光パターンの集合によって透過光量が異なる複数の領域を形成して成る面積階調マスクである。例えば、露光装置の解像限界が３μｍである場合に、直径が１μｍの複数の遮光パターンを１μｍの間隔で集合させて遮光領域を形成するような態様が考えられる。露光解像限界よりも小さい遮光パターンは、例えば、Ｃｒによって形成できる。
【００８３】
図９（ｃ）では、通常の遮光材料（換言すれば、小さい遮光パターンが隙間なく配置された状態の材料）によって完全遮光領域Ａ２を形成し、複数パターンの集合の密度を低くして部分光透過領域Ａ１を形成し、さらに、パターンを形成しないことによって完全光透過領域Ａ０を形成している。
【００８４】
以上の構成を有する面積階調型多階調マスク６１Ｂを通して材料層３１へ一定光量の露光光Ｌ２を照射すると、鎖線で示す潜像がその材料層３１の中に形成される。この潜像のうち完全遮光領域Ａ２に対応する部分は露光光Ｌ２を受けないので、この部分はほぼ材料層３１がほぼそのままの高さで残る部分である。また、潜像のうち部分光透過領域Ａ１に対応する部分は露光光Ｌ２のうちの一部光量を受けることにより、完全遮光領域Ａ２に対応する部分よりも低い潜像が形成される部分である。また、潜像のうち完全光透過領域Ａ０に対応する部分は露光光Ｌ２が十分に照射されて材料層３１が無くなる部分である。
【００８５】
露光処理によって以上のような潜像が形成された後、図８の現像工程Ｐ３３において現像処理を行うことにより、露光によって光分解した部分が除去されて、図７（ｄ）に示すように潜像が顕在化する。この顕在化した像は、フォトスペーサ２４、オーバーレイヤ２２、及びコンタクトホール２７を有している。フォトスペーサ２４は図９（ｃ）において完全遮光領域Ａ２に対応する部分の材料層３１によって形成される。また、オーバーレイヤ２２は図９（ｃ）において部分光透過領域Ａ１に対応する部分の材料層３１によって形成される。また、コンタクトホール２７は、図９（ｃ）において完全光透過領域Ａ０に対応する部分であって材料層３１が全て除去された部分である。
【００８６】
以上のように、本実施形態では、面積階調型の多階調マスク６１Ｂを用いることにより、互いに高さの異なるフォトスペーサ２４及びオーバーレイヤ２２を１回の露光及び１回の現像によって形成し、さらにその１回の露光及び１回の現像の際にオーバーレイヤ２２の適所にコンタクトホール２７を同時に形成する。このため、オーバーレイヤ２２とフォトスペーサ２４とを別々の工程によって独自に形成する場合に比べて、工程を非常に簡略化でき、それ故、コストを大きく低減できる。また、フォトスペーサ２４とオーバーレイヤ２２が１回の露光及び現像によって同時に形成されるので、オーバーレイヤ２２に対するフォトスペーサ２４の位置を高精度に決めることができる。
【００８７】
（液晶装置の製造方法の第３実施形態）
図１０及び図１１は、本発明に係る液晶装置の製造方法のさらに他の実施形態の要部工程を示している。この実施形態の全体的な工程は図５に示した先の実施形態の場合と同じとすることができる。図１０及び図１１に示す工程は、先の実施形態において図６及び図７で示した工程に代えて行われる。既に説明した先の実施形態では、ハーフトーン型多階調露光マスク６１Ａ（図６（ｃ）参照）や、面積階調型多階調露光マスク６１Ｂ（図９（ｃ）参照）を用いて図８の露光工程Ｐ３２を実行した。これに代えて本実施形態では、２つの露光マスクを用いた２回の露光処理によって図８の露光工程Ｐ３２を実行する。以下、本実施形態の主要な工程を説明する。
【００８８】
図５のＴＦＤ素子形成工程Ｐ１において図１０（ａ）に示すように第１透光性基板７ａの上にＴＦＤ素子２１及びライン配線１９を形成する。次に、図５のオーバーレイヤ／スペーサ形成工程Ｐ２に入って図８の材料層形成工程Ｐ３１において、図１０（ｂ）に示すように、第１透光性基板７ａ（大面積状態のもの）の上にＴＦＤ素子２１及びライン配線１９を覆うように、オーバーレイヤ及びスペーサの材料層３１を、例えばスパッタリングによって形成する。
【００８９】
次に、図１０（ｃ）に示すように、基板７ａを露光装置の所定位置に設置し、さらに、第１露光マスク６１Ｃを基板７ａに対向する所定位置に設置して第１の露光処理を実行する。第１露光マスク６１Ｃは、透光性の基板６２上に所定パターンの遮光パターン６６を設けることによって形成されている。遮光パターン６６は、例えばＣｒを用いて図３（ｂ）のフォトスペーサ２４に対応する領域に形成される。
【００９０】
この第１の露光処理において、第１露光マスク６１Ｃを通して第１の露光光Ｌ３を材料層３１へ照射する。第１露光光Ｌ３の光量は材料層３１の高さ方向の全部を光分解しない程度の比較的小さい光量に設定されている。この第１露光光Ｌ３を用いた露光により、遮光パターン６６以外の領域でマスク６１Ｃを透過した露光光Ｌ３によって材料層３１が光分解され、これにより、材料層３１の中に図３（ｂ）のフォトスペーサ２４の高さに対応した潜像が形成され、それ以外の領域にオーバーレイヤ２２に対応する潜像が形成される。
【００９１】
こうして第１の露光が終了すると、次に、図１１（ｄ）に示すように第１露光マスク６１Ｃに代えて第２露光マスク６１Ｄを基板７ａに対向する位置に設置して第２の露光を行う。第２露光マスク６１Ｄは、透光性の基板６７上に所定パターンの遮光パターン６８を設けることによって形成されている。遮光パターン６８は、例えばＣｒを用いて図３（ｂ）のコンタクトホール２７以外の領域に対応して形成される。この第２の露光処理において、第２露光マスク６１Ｄを通して第２の露光光Ｌ４を材料層３１へ照射する。第２露光光Ｌ４の光量は材料層３１を高さ方向の全域で光分解するのに十分な大きな光量に設定されている。この第２露光光Ｌ４を用いた露光により、遮光パターン６８が設けられていない部分に対応する材料層３１の中に図３（ｂ）のコンタクトホール２７に対応した潜像が形成される。
【００９２】
以上により図８の露光工程Ｐ３２が終了し、次に、現像工程Ｐ３３において図１１（ｄ）の基板７ａを所定の現像液に浸して現像処理を実行することにより、材料層３１内の潜像を図１１（ｅ）に示すように顕在化する。この現像により、オーバーレイヤ２２の表面の所定位置にそのオーバーレイヤ２２と一体にフォトスペーサ２４が形成される。また、オーバーレイヤ２２の適所にコンタクトホール２７が同時に形成される。
【００９３】
その後、図５の画素電極形成工程Ｐ３が実行されて図１１（ｆ）に示すようにオーバーレイヤ２２の表面の適所に画素電極２３が形成される。そしてさらに、図５の配向膜形成工程Ｐ４が実行されて図１１（ｇ）に示すように画素電極２３の上に配向膜２６ａが形成される。これ以降の処理は図５の製造方法の場合と同じであるので説明を省略する。
【００９４】
以上のように、本実施形態では、第１露光マスク６１Ｃ（図１０（ｃ）参照）を用いた第１露光及び第２露光マスク６１Ｄ（図１１（ｄ）参照）を用いた第２露光という２度の露光処理を行った後に１回の現像処理を行って、互いに高さの異なるフォトスペーサ２４及びオーバーレイヤ２２を形成し、さらにその一連の露光及び現像の際にオーバーレイヤ２２の適所にコンタクトホール２７を形成する。このため、オーバーレイヤ２２とフォトスペーサ２４とを別々の工程によって独自に形成する場合に比べて、工程を簡略化でき、それ故、コストを低減できる。また、フォトスペーサ２４とオーバーレイヤ２２は一連の露光及び現像によって一体に形成されるので、オーバーレイヤ２２に対するフォトスペーサ２４の位置を高精度に決めることができる。
【００９５】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
【００９６】
例えば、以上の説明では、オーバーレイヤ２２及びフォトスペーサ２４の材料としてポジ型レジストを用いたが、これをネガ型レジストに代えることもできる。また、以上の実施形態は図１に示す構造の液晶装置に本発明を適用したものであるが、本発明は図１の構造以外の液晶装置にも適用できる。また、以上の実施形態は、反射光を利用した表示と透過光を利用した表示の両方を選択的に実行できる半透過反射型の液晶装置に本発明を適用したものであるが、本発明は、反射光を利用して表示を行う反射型液晶装置や、透過光を利用して表示を行う透過型液晶装置にも適用できる。
【００９７】
（電子機器の実施形態）
以下、本発明に係る電子機器を実施形態を挙げて説明する。なお、この実施形態は本発明の一例を示すものであり、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【００９８】
図１２は、本発明に係る電子機器の一実施形態を示している。ここに示す電子機器は、液晶装置１２１と、これを制御する制御回路１２０とを有する。制御回路１２０は、表示情報出力源１２４、表示情報処理回路１２５、電源回路１２６及びタイミングジェネレータ１２７によって構成される。そして、液晶装置１２１は液晶パネル１２２及び駆動回路１２３を有する。
【００９９】
表示情報出力源１２４は、ＲＡＭ(Random Access Memory)等といったメモリや、各種ディスク等といったストレージユニットや、ディジタル画像信号を同調出力する同調回路等を備え、タイミングジェネレータ１２７により生成される各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号等といった表示情報を表示情報処理回路１２５に供給する。
【０１００】
次に、表示情報処理回路１２５は、増幅・反転回路や、ローテーション回路や、ガンマ補正回路や、クランプ回路等といった周知の回路を多数備え、入力した表示情報の処理を実行して、画像信号をクロック信号ＣＬＫと共に駆動回路１２３へ供給する。ここで、駆動回路１２３は、走査線駆動回路やデータ線駆動回路と共に、検査回路等を総称したものである。また、電源回路１２６は、上記の各構成要素に所定の電源電圧を供給する。
【０１０１】
液晶装置１２１は、例えば、図１に示す液晶装置１を用いて構成できる。この液晶装置１によれば、内部のフォトスペーサ２４（図３（ｂ）参照）を所定の位置に正確に形成できるので、そのフォトスペーサ２４を隠すためのブラックマスクの幅の寸法公差を小さく設定でき、そのため大きな開口率を得ることができ、それ故、明るい表示を得ることができる。従って、その液晶装置１を用いた電子機器においても、電子機器に関する情報を明るく表示することができる。
【０１０２】
図１３は、本発明に係る電子機器の他の実施形態である携帯電話機を示している。ここに示す携帯電話機１３０は、本体部１３１と、これに開閉可能に設けられた表示体部１３２とを有する。液晶装置等といった電気光学装置によって構成された表示装置１３３は、表示体部１３２の内部に配置され、電話通信に関する各種表示は、表示体部１３２において表示画面１３４によって視認できる。本体部１３１には操作ボタン１３６が配列されている。
【０１０３】
表示体部１３２の一端部にはアンテナ１３７が伸縮自在に取付けられている。表示体部１３２の上部に設けられた受話部１３８の内部には、図示しないスピーカが配置される。また、本体部１３１の下端部に設けられた送話部１３９の内部には図示しないマイクが内蔵されている。表示装置１３３の動作を制御するための制御部は、携帯電話機の全体の制御を司る制御部の一部として、又はその制御部とは別に、本体部１３１又は表示体部１３２の内部に格納される。
【０１０４】
表示装置１３３は、例えば、例えば、図１に示す液晶装置１を用いて構成できる。この液晶装置１によれば、内部のフォトスペーサ２４（図３（ｂ）参照）を所定の位置に正確に形成できるので、そのフォトスペーサ２４を隠すためのブラックマスクの幅の寸法公差を小さく設定でき、そのため大きな開口率を得ることができ、それ故、明るい表示を得ることができる。従って、その液晶装置１を用いた電子機器においても、電子機器に関する情報を明るく表示することができる。
【０１０５】
（変形例）
なお、電子機器としては、以上に説明した携帯電話機等の他にも、パーソナルコンピュータ、液晶テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話機、ＰＯＳ端末器等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明に係る液晶装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の液晶装置の側面断面図である。
【図３】図１の液晶装置の１つの表示ドット領域及びその近傍を示す図であって、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）はＡ−Ａ線に従った断面図を示し、（ｃ）はＴＦＤ素子の断面構造を示している。
【図４】図２の断面図の主要部を拡大して示す断面図である。
【図５】本発明に係る液晶装置の製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【図６】図５の工程図に対応した液晶装置の内部構成の変化の様子を示す図である。
【図７】図６に引き続いて液晶装置の内部構成の変化の様子を示す図である。
【図８】図５の工程図のうちの主要工程を示す工程図である。
【図９】本発明に係る液晶装置の製造方法の他の実施形態における液晶装置の内部構成の変化の様子を示す図である。
【図１０】本発明に係る液晶装置の製造方法のさらに他の実施形態における液晶装置の内部構成の変化の様子を示す図である。
【図１１】図１０に引き続いて液晶装置の内部構成の変化の様子を示す図である。
【図１２】本発明に係る電子機器の一実施形態を示すブロック図である。
【図１３】本発明に係る電子機器の他の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１．液晶装置（電気光学装置）、  ２．液晶パネル、  ３．照明装置、
４．ＦＰＣ基板、  ６．シール材、  ７．素子基板、  ７ａ．第１透光性基板、
８．カラーフィルタ基板、  ８ａ．第２透光性基板、  １２．液晶層、
１３．ＬＥＤ(光源）、  １４．導光体、  １４ａ．光入射面、  １４ｂ．光出射面、
１６．光反射層、  １７．光拡散層、  １８ａ，１８ｂ．偏光板、
１９．ライン配線、  ２１．ＴＦＤ素子（スイッチング素子）、
２１ａ．第１ＴＦＤ要素、  ２１ｂ．第２ＴＦＤ要素、
２２．オーバーレイヤ（層間絶縁膜）、  ２３．画素電極、  ２４．フォトスペーサ、
２６ａ，２６ｂ．配向膜、  ２７．コンタクトホール、  ３１．材料層、
３４．第１素子電極、  ３５．絶縁膜、  ３６．第２素子電極、  ３６ａ．端子部、
４１．樹脂膜、  ４２．光反射膜、  ４３．着色要素、  ４４．遮光部材、
４６．オーバーコート層、  ４７．帯状電極、  ５１．光反射膜４２が存在しない領域、
６１Ａ．ハーフトーン型多階調露光マスク、  ６１Ｂ．面積階調型多階調露光マスク、
６１Ｃ．第１露光マスク、  ６１Ｄ．第２露光マスク、  ６２．基板、
６３．部分光透過パターン、  ６４，６６．遮光パターン、  ６７．基板、
１２１．液晶装置、  １３０．携帯電話機（電子機器）、  Ａ０．完全光透過領域、
Ａ１．部分光透過領域、  Ａ２．完全遮光領域、  Ｄ．表示ドット領域、
Ｇ．セルギャップ、  Ｌ０．外部光、  Ｌ１．透過光、  Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４．露光光、
Ｒ．反射部、  Ｔ．透過部、  Ｖ．表示領域
【図１】
2006243323.tif 000003
【図２】
2006243323.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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