(57)【要約】【課題】半透過型液晶表示装置の反射表示における輝度を向上させる。【解決手段】カラーフィルタ１２の反射電極４に対応する部分を透過電極２に対応する部分よりも薄く形成する。これにより、アレイ基板１側に配置されるバックライトが放出した光がカラーフィルタ１２を透過するときの光学濃度と、対向基板１１側から入射された外光がカラーフィルタ１２を透過し反射電極４で反射してから再びカラーフィルタ１２を透過するときの光学濃度との差を少なくする。特に、カラーフィルタ１２の反射電極４に対応する部分の厚さを、透過電極２に対応する部分の略１／２の厚さとすることで、反射表示と透過表示とで光学濃度をほぼ一定にし、反射表示でも透過表示と同レベルの輝度が得られるようにする。【選択図】図１
2006162685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向基板上にカラーフィルタを形成する工程と、
カラーフィルタの全面にマスキング用の感光性樹脂を塗布する工程と、
露光・現像により各画素でカラーフィルタ上の透過部に対応する部分では感光性樹脂を残し、反射部に対応する部分では感光性樹脂を除去する工程と、
カラーフィルタ上の全面で膜厚を減らし、透過部に対応する部分よりも反射部に対応する部分の方を薄くする工程と、
画素毎に透過電極および反射電極を備えたアレイ基板と対向基板とを対向配置し、両基板の間隙に液晶層を形成する工程と、
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】
反射部に対応する部分のカラーフィルタを透過部に対応する部分の略１／２の厚さに形成することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記感光性樹脂は、アレイ基板と対向基板の距離を規定するためのスペーサ用の樹脂と兼用したものであって、
前記露光の工程では、感光性樹脂のスペーサとして残す部分を遮光することを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外光を反射して表示に利用する反射部とバックライトからの光を表示に利用する透過部とを画素毎に備えた半透過型の液晶表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、一般に、アレイ基板とこれに対向して配置された対向基板との間隙に液晶層を狭持した構成である。アレイ基板は、ガラス製の透明基板上において複数の走査線及び複数の信号線が交差するように配線され、各交差部に画素を備える。各画素は、スイッチング素子及びこのスイッチング素子に電気的に接続された画素電極を備える。一方、対向基板は、ガラス製の透明基板上に、アレイ基板の画素電極と電気的に相対する対向電極を備える。そして、カラー液晶表示装置の場合には、これらの構成に加えて例えばアレイ基板上にほぼ均一な膜厚のカラーフィルタが設けられる。
【０００３】
近年、開発が進められている半透過型のカラー液晶表示装置は、各画素毎に外光を反射して表示に利用する反射部と、バックライトからの光を表示に利用する透過部とを備える（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
反射部は、カラーフィルタの下層に配置された反射電極を備える。反射電極は、例えばアルミニウム等によって形成される。透過部は、カラーフィルタの上層に配置された透過電極を備える。透過電極は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）等の透明材料によって形成される。これら反射電極と透過電極によって画素電極が構成され、それぞれの電極には同一の電圧が印加される。
【０００５】
このような半透過型のカラー液晶表示装置は、暗所においては、バックライトを点灯させ、この光に各画素内の透過電極を透過させて画像の表示に利用する。明所においては、外光を反射電極で反射させて画像の表示に利用する。このように、明所においては、バックライトを消灯させた状態で画像を表示させることで、消費電力を大幅に低減することができる。
【特許文献１】特開２０００−２６７０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の半透過型の液晶表示装置では、次のような問題が生じる。
【０００７】
反射電極は、カラーフィルタの下層に配置されているため、カラーフィルタの上方から入射した外光を反射電極で反射して画像を表示する反射表示では、外光は、カラーフィルタを２回通過することになる。これに対して、バックライトからの光を透過電極に透過させて画像を表示する透過表示では、バックライト光はカラーフィルタを１回だけ通過する。
【０００８】
そして、カラーフィルタの膜厚が反射部と透過部とでほぼ均一であるため、反射表示時には、透過表示時と比較して約２倍の光学濃度となり、輝度が著しく低下する。このため、反射表示時の色再現範囲が極めて小さくなる。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、半透過型液晶表示装置の反射表示における輝度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、対向基板上にカラーフィルタを形成する工程と、カラーフィルタの全面にマスキング用の感光性樹脂を塗布する工程と、露光・現像により各画素でカラーフィルタ上の透過部に対応する部分では感光性樹脂を残し、反射部に対応する部分では感光性樹脂を除去する工程と、カラーフィルタ上の全面で膜厚を減らし、透過部に対応する部分よりも反射部に対応する部分の方を薄くする工程と、画素毎に透過電極および反射電極を備えたアレイ基板と対向基板とを対向配置し、両基板の間隙に液晶層を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、カラーフィルタの全面に塗布した感光性樹脂を、露光・現像により透過部に対応する部分では残し、反射部に対応する部分では除去してから、カラーフィルタの全面で膜厚を減らすことで、カラーフィルタの透過部に対応する部分と透過部よりも膜厚を薄くした反射部に対応する部分とを同じ工程で製造できるようにしている。
【００１２】
前記カラーフィルタの全面で膜厚を減らす工程では、反射部に対応する部分のカラーフィルタを透過部に対応する部分の略１／２の厚さに形成することを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、カラーフィルタの反射部の厚さを透過部の略１／２にしたことで、反射表示と透過表示とで光学濃度がほぼ一定になるようにしている。
【００１４】
前記感光性樹脂は、アレイ基板と対向基板の距離を規定するためのスペーサ用の樹脂と兼用したものであって、前記露光の工程では、感光性樹脂のスペーサとして残す部分を遮光することを特徴とする。
【００１５】
本発明にあっては、露光の工程で感光性樹脂のスペーサとして残す部分を遮光し、マスキング用の感光性樹脂をスペーサ用の樹脂と兼用したことで、マスキング用の感光性樹脂とスペーサを別個に製造していた工程を１つに削減できるようにしている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、半透過型の液晶表示装置において反射表示における輝度を向上させることができ、良好な色再現が可能となる。これにより、暗所においては透過部によりバックライト光を有効利用し、明所においては反射部により外光を有効利用することができ、消費電力を低減できるとともに高品質な画像表示を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１８】
図１は、一実施の形態における液晶表示装置の構成を示す断面図である。本液晶表示装置は、画素毎に透過部と反射部を備えた半透過型である。ガラス製のアレイ基板１上には、透過部に対応する部分に透過電極２が形成され、反射部に対応する部分にはバンプ３が形成され、バンプ３の上面に反射電極４が形成される。透過電極２は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）等の透明材料で形成され、バンプ３は感光性アクリル樹脂で形成され、反射電極４はアルミニウムで形成される。
【００１９】
一方、ガラス製の対向基板１１上にはカラーフィルタ１２が形成される。カラーフィルタは、各画素内においては透過部と反射部とで同一の色材が用いられる。ここでは、各画素で赤色の着色層１２ａ、緑色の着色層１２ｂ、青色の着色層１２ｃのうちのいずれかの着色層が配置されるものとし、図１では、これらの着色層１２ａ〜１２ｃが規則的に配置された状態を示している。
【００２０】
カラーフィルタ１２は、透過電極２に対応する部分よりも反射電極４に対応する部分の方が薄く形成される。そして、カラーフィルタ上の透過部および反射部に対応する部分には対向電極１３がそれぞれ形成される。対向電極１３は、酸化インジウムスズ等の透明材料で形成される。
【００２１】
透過部と反射部の境界部分には、柱状スペーサ１４が形成される。この柱状スペーサ１４は、対向して配置されるアレイ基板１と対向基板１１との距離を規定するためのものであり、樹脂で形成される。そして、アレイ基板１と対向基板１１との間隙には液晶層２１が形成される。同図に示すように、アレイ基板１と対向基板１１との間隔は、透過部で５μｍｍ程度、反射部で２．５μｍ程度とする。
【００２２】
本実施の形態では、カラーフィルタ１２について透過電極２に対応する部分よりも反射電極４に対応する部分の方を薄く形成したことで、アレイ基板側に配置されるバックライトが放出した光がカラーフィルタを透過したときの光学濃度と、対向基板側から入射された外光がカラーフィルタ１２を透過し反射電極４で反射してから再びカラーフィルタを透過したときの光学濃度との差を少なくし、反射部での輝度を向上させている。
【００２３】
特に、カラーフィルタ１２の反射部の厚さを透過部の約１／２の厚さにすることで、反射表示と透過表示とで光学濃度がほぼ一定となり、反射表示においても透過表示と同レベルの輝度が得られるので、反射表示でも良好な色再現を実現することができる。
【００２４】
次に、カラーフィルタを形成する際の製造工程について説明する。まず、図２（ａ）に示すように、対向基板１１上にフォトリソグラフィー法によりカラーフィルタ１２を形成する。このとき、各画素では赤色の着色層１２ａ、緑色の着色層１２ｂ、青色の着色層１２ｃのうちのいずれかの着色層を形成するとともに、画素全体ではこれらの３種の着色層を規則的に配置する。次に、同図（ｂ）に示すように、カラーフィルタ１２の全面にマスキング用の感光性樹脂を塗布して感光性樹脂層４１を形成する。続いて、同図（ｃ）に示すように、露光・現像により、各画素でカラーフィルタ上の透過部に対応する部分では感光性樹脂層４１を残し、反射部に対応する部分では感光性樹脂層４１を除去する。感光性樹脂層４１は、カラーフィルタ上に残る可能性があるので透明であることが望ましい。この状態で、同図（ｄ）に示すように、カラーフィルタ１２の全面でアッシングを行う。これにより膜減りが生じ、透過部の感光性樹脂がなくなるまでアッシングを続けると、カラーフィルタ１２の反射部に対応する部分は、透過部に対応する部分よりも薄くなる。次に、カラーフィルタ上に対向電極を形成する（図示せず）。
【００２５】
液晶表示装置を組み立てる際には、上記のように形成された対向基板１１と、画素毎に透過電極２および反射電極４を備えたアレイ基板１とを対向配置し、両基板の間隙に液晶層２１を形成する。
【００２６】
次に、マスキング用の感光性樹脂を柱状スペーサ用の樹脂と兼用した場合の製造工程について説明する。まず、図３（ａ）に示すように、前述したのと同様に対向基板１１上にフォトリソグラフィー法によりカラーフィルタ１２を形成する。次に、同図（ｂ）に示すように、カラーフィルタ１２の全面にスペーサ用の感光性樹脂を塗布して感光性樹脂層４２を形成する。この感光性樹脂は、光が当ったところが現像で溶けるポジ型とする。次に、同図（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィー法により、透過部への露光強度が弱く、反射部への露光強度が強くなるように露光し、透過部と反射部の境界部分に位置するスペーサ部は遮光する。遮光に際しては、遮光用のマスク４３を用いる。透過部と反射部とで露光強度を変える手法としては、各部分で照射時間を変える、照射強度を変える、ハーフトーンマスクを使うなど、様々な手法が挙げられる。次に、部位によって露光強度が異なる感光性樹脂層４２を現像すると、同図（ｄ）に示すように、感光性樹脂層４２は、透過部では薄く残り、反射部には残らず、スペーサ部にはそのまま残ることになる。同図（ｅ）に示すように、この状態でカラーフィルタ１２の全面にアッシングをすると、膜減りが生じる。透過部の感光性樹脂がなくなるまでアッシングを続けると、カラーフィルタ１２の反射部に対応する部分は、透過部に対応する部分よりも薄くなる。また、これに応じてスペーサ部の感光性樹脂層４２の高さも低くなる。このため、感光性樹脂層４２を形成する際には、アッシングで減る分を考慮して膜厚を設定しておく必要がある。そして、同図（ｆ）に示すように、カラーフィルタ１２の透過部と反射部に対応する表面にそれぞれ対向電極１３を形成する。以降の液晶表示装置の組立工程は、前述したものと同様である。
【００２７】
次に、本液晶表示装置の構成および製造方法について図４の断面図を用いてより詳細に説明する。ここでは、液晶パネルは一例としてＶＧＡ型とする。まず、アレイ基板１については、その表面に通常の手法により成膜とパターニングを繰り返し、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５と電極配線を形成する。この薄膜トランジスタ５を覆うようにして反射部に感光性アクリル樹脂でバンプ３を形成し、バンプ３の上面に反射電極４を形成する。透過部には透過電極２を形成する。反射電極４と薄膜トランジスタ５との間は、バンプ３に設けたコンタクトホールに金属部材を形成し、この金属部材を介して導通する構造とする。バンプ厚は３μｍとする。
【００２８】
一方、対向基板１１については、アレイ基板１の配線部と液晶パネルの額縁部にそれぞれ対応する部分に、多層クロムによるブラックマトリクス１９を配置する。そして、対向基板１１の全面に赤色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストをスピンナーで塗布し、赤色を着色したい部分に光が照射されるようなフォトマスクを配置してから、３６５ｎｍの波長で１００ｍＪ／ｃｍ2となる露光量で露光し、ＫＯＨの１％水溶液で２０秒間現像し、その部分に赤色の着色層１２ａを形成する。着色層１２ａの膜厚は、１．０μｍとする。同様に、緑色の着色層１２ｂ、青色の着色層１２ｃをそれぞれ１．０μｍで形成する。
【００２９】
カラーフィルタ１２の上にマスキング用の感光性アクリル透明樹脂を０．５μｍの高さになるようにスピンナーで塗布し、９０℃の温度で１０分間乾燥させ、フォトマスクを介して３６５ｎｍの波長で１００ｍＪ／ｃｍ2となる露光量で露光した後、ｐＨ１１．５のアルカリ水溶液にて現像し、透過部上に０．５μｍ厚のマスキング用樹脂膜を形成する。
【００３０】
このマスキング用樹脂膜が形成されたカラーフィルタを膜全体が０．５μｍ減るまでアッシングする。これにより、反射部では、カラーフィルタの膜厚が透過部よりも薄くなる。そして、対向電極１３としてＩＴＯ膜をスパッタ法により５００Åほど成膜し、反射部および透過部に対応した画素パターンに加工する。
【００３１】
次に、柱状スペーサ用の感光性アクリル透明樹脂を２．０μｍの高さになるようにスピンナーで塗布し、９０℃の温度で１０分間乾燥させ、フォトマスクを介して３６５ｎｍの波長で１００ｍＪ／ｃｍ2となる露光量で露光した後、ｐＨ１１．５のアルカリ水溶液にて現像し、１５μｍ×１５μｍの柱状スペーサ１４を形成する。
【００３２】
このようにして作製されたアレイ基板１、対向基板１１のそれぞれの表面全体に配向膜材料を塗布して配向膜１５を形成する。この後、対向基板１１の配向膜１５の周辺に沿って接着剤２０を液晶の注入口以外の部分に印刷し、配向膜１５同士が対向するようにアレイ基板１と対向基板１１とを対向配置し、加熱して接着剤２０を硬化させて両基板を貼り合わせる。次に、注入口から誘電異方性が正である液晶材料を注入し、その後注入口を紫外線硬化樹脂で封することで液晶パネルを得る。
【００３３】
この液晶パネルのアレイ基板１の外側にはλ／４波長板６、偏光板７、バックライト３１をこの順で配置し、対向基板１１の外側には拡散板１６、λ／４波長板１７、偏光板１８をこの順で配置する。
【００３４】
マスキング用の感光性アクリル透明樹脂を柱状スペーサと兼用する場合には、上記の製造方法において赤色、緑色、青色の着色層をそれぞれ形成した後、ポジ型の感光性アクリル透明樹脂を２．５μｍの高さになるようにカラーフィルタ１２の全面にスピンナーで塗布し、９０℃の温度で１０分間乾燥させ、ハーフトーンフォトマスクを介して３６５ｎｍの波長で１００ｍＪ／ｃｍ2となる露光量で露光した後、ｐＨ１１．５のアルカリ水溶液にて現像し、１５μｍ×１５μｍの柱状スペーサ１４と透過部上の０．５μｍ厚のマスキング用樹脂膜を形成する。この後の製造方法は上記と同様である。
【００３５】
したがって、本実施の形態によれば、カラーフィルタ１２の反射電極４に対応する部分を透過電極２に対応する部分よりも薄くしたことで、アレイ基板１側に配置されるバックライト３１が放出した光がカラーフィルタ１２を透過するときの光学濃度と、対向基板１１側から入射された外光がカラーフィルタ１２を透過し反射電極４で反射してから再びカラーフィルタ１２を透過するときの光学濃度との差が少なくなるので、反射表示における輝度を向上させることができ、もって反射表示においても良好な色再現が可能となる。
【００３６】
そして、このように半透過型の液晶表示装置を構成することで、暗所においては透過部によりバックライト光を有効利用し、明所においては反射部により外光を有効利用でき、消費電力を低減できるとともに高品質な画像表示を実現できる。
【００３７】
本実施の形態によれば、カラーフィルタ１２の反射電極４に対応する部分の厚さを、透過電極２に対応する部分の略１／２の厚さとしたことで、反射表示と透過表示とで光学濃度がほぼ一定になるので、反射表示でも透過表示と同レベルの輝度が得られ、良好な色再現を実現することができる。
【００３８】
本実施の形態によれば、カラーフィルタ１２の全面に塗布した感光性樹脂層４１を、露光・現像により透過部に対応する部分では残し、反射部に対応する部分では除去してから、カラーフィルタ１２の全面で膜厚を減らすことで、カラーフィルタ１２の透過部に対応する部分と透過部よりも膜厚を薄くした反射部に対応する部分とを同じ工程で製造することができ、製造コストの増加を抑制することができる。
【００３９】
本実施の形態によれば、露光の工程で感光性樹脂層４２のスペーサとして残す部分を遮光し、マスキング用の感光性樹脂をスペーサ用の樹脂と兼用したことで、マスキング用の感光性樹脂とスペーサを別個に製造していた工程を１つに削減することができ、製造コストを低減することができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、感光性樹脂層４１，４２の膜厚を減らす手法としてアッシングを行うこととしたが、これに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】一実施の形態における液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図２】カラーフィルタの反射部を透過部よりも薄く形成する工程を示す図である。
【図３】マスキング用の透明樹脂をスペーサ用の樹脂と兼用した場合にカラーフィルタの反射部を透過部よりも薄く形成する工程を示す図である。
【図４】上記液晶表示装置の構成をより詳細に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…アレイ基板，２…透過電極
３…バンプ，４…反射電極
５…薄膜トランジスタ
６…λ／４波長板，７…偏光板
１１…対向基板
１２…カラーフィルタ
１２ａ…赤の着色層
１２ｂ…緑の着色層
１２ｃ…青の着色層
１３…対向電極
１４…柱状スペーサ
１５…配向膜，１６…拡散板
１７…λ／４波長板，１８…偏光板
１９…ブラックマトリクス
２０…接着剤，２１…液晶層
３１…バックライト
４１，４２…感光性樹脂層
【図１】
2006162685.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006162685.tif 000006