(57)【要約】【課題】実質的に透明な基板、カラーフィルタ、実質的に透明な半導体回路、反射型ディスプレイ表示要素の順にディスプレイを構成する反射型ディスプレイにおいて、配線抵抗の増加や膜剥がれが生じず、かつ高表示品位の反射型ディスプレイを提供する。【解決手段】実質的に透明な第１の基板１と、前記第１の基板１上に形成された画素部に複数色の着色部からなる着色層２を有するカラーフィルタ６と、前記カラーフィルタ６上に形成された表面が平坦な保護層３と、前記保護層３上に形成された実質的に透明な半導体回路４と、共通電極１０と第２の基板１１とを有し前記半導体回路４に対向して配設される反射型ディスプレイ表示要素９と、を少なくても有し、前記カラーフィルタ６は隣接する前記着色部間の周辺部が重なり合うことなく形成され、前記保護層３は、前記着色層２上に前記カラーフィルタ６全面を覆うように形成されていることを特徴とする反射型表示装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に透明な第１の基板と、
前記第１の基板上に形成された画素部に複数色の着色部からなる着色層を有するカラーフィルタと、
前記カラーフィルタ上に形成された表面が平坦な保護層と、
前記保護層上に形成された実質的に透明な半導体回路と、
共通電極と第２の基板とを有し前記半導体回路に対向して配設される反射型ディスプレイ表示要素と、を少なくても有し、
前記カラーフィルタは隣接する前記着色部の周辺部が重なり合うことなく形成され、
前記保護層は、前記着色層上に前記カラーフィルタ全面を覆うように形成されていることを特徴とする反射型表示装置。
【請求項２】
前記カラーフィルタは、前記着色層が０．２μｍ以上１．０μｍ以下の膜厚に形成され、
前記保護層は、表面研磨されることなく表面粗さが１０点平均粗さＲｚが３００ｎｍ以下に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の反射型表示装置。
【請求項３】
前記カラーフィルタは、画素間に遮光層および隔壁を有しないことを特徴とする請求項１ないし請求項２の何れか一に記載の反射型表示装置。
【請求項４】
前記反射型ディスプレイ表示要素が、電気泳動方式であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一に記載の反射型表示装置。
【請求項５】
前記反射型ディスプレイ表示要素が、ツイストボール方式であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一に記載の反射型表示装置。
【請求項６】
前記反射型ディスプレイ表示要素が、高分子分散型液晶方式であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一に記載の反射型表示装置。
【請求項７】
前記反射型ディスプレイ表示要素が、高分子ネットワーク型液晶方式であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一に記載の反射型表示装置。
【請求項８】
前記反射型ディスプレイ表示要素が、単層コレステリック液晶方式であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一に記載の反射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は反射型表示装置の構造およびその製造方法に関し、特に反射型カラー表示装置の構造およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型パソコン等の形態情報端末の表示画面として、背面にバックライトを設け、その発光を液晶パネルで制御する透過型ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）が用いられてきたが、低消費電力および直射日光下での視認性の良さから、最近では、周囲の照明（環境光）の反射を制御する反射型ＬＣＤが用いられるようになってきている。また、近年ＬＣＤとは異なる表示原理を利用したディスプレイも報告されており、ＬＣＤディスプレイにはない特徴を有する反射型ディスプレイとして期待されている。
【０００３】
ＬＣＤディスプレイの表示原理としては、現在、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）方式等各種の方式が利用されている。いずれの方式も、光の透過状態を制御するものであり、色を変化させることはできない。したがって、ＬＣＤディスプレイにおいて色表示をするためには、カラーフィルタを使用する必要がある。
【０００４】
また、ガラス基板とネマティック型液晶を組み合わせた従来からのＬＣＤに代わる新しい液晶材料や部材による他の液晶ディスプレイの方式として、帯電した微粒子を電場によって動かす電気泳動方式（特許第２５５１７８５号広報）、２色に塗り分けられた球体を電場で回転させるツイストボール方式（特許第２８６０７９０号広報）、樹脂中に分散した液晶の液滴内部の配向状態を電場で制御する高分子分散型液晶方式（ＰＤＬＣ；Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）（特開２００１−９２３８３号広報）、その樹脂成分比が小さく液晶中に高分子が網目構造をとっている高分子ネットワーク型液晶方式（ＰＮＬＣ；Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）（特開２００１−１５４２１９号広報）などがある。これらは散乱反射状態を電場で制御するものであるが、ＬＣＤと同様に、色を表示することが困難であり、色表示するためには、やはりカラーフィルタを使用するのが現実的である。
【０００５】
従って、ＬＣＤディスプレイ、新しい液晶材料等によるディスプレイのいずれにおいても、カラーディスプレイとするためには、カラー表示装置の各画素に着色するために着色層を備えたカラーフィルタ基板を使用する必要がある。ここで、カラーフィルタ基板とは、基板上に各画素の色に応じた色の着色層がパターン形成された基板である。
【０００６】
ところで、カラーフィルタ基板は、カラーフィルタ基板の表面平坦性が損なわれると、セルギャップによる斑や液晶などのディスプレイ表示要素に乱れが生じて表示品位を低下させるおそれがある。従って従来から、カラーフィルタ基板表面を平坦化するために、研磨が行われている。
【０００７】
しかしながら、カラーフィルタ基板の着色層は、顔料や染料で形成されるため非常に柔らかい。従って、このような研磨を行うと、研磨により多くの傷が発生し、表示品位を大きく損なうという問題が発生する。従って、いずれのディスプレイであっても、カラーディスプレイとするためには、傷の発生を最小限に抑制する研磨方法または研磨しないでカラーフィルタ基板表面を平坦化することが重要となる。
【０００８】
また、電子デバイスの駆動用トランジスタとしては、一般にアモルファスシリコンや多結晶シリコン等を用いた薄膜トランジスタが用いられている。しかしながら、アモルファスシリコンや多結晶シリコンは不透明であり、また可視光領域において光感度を持つため、ＬＣＤディスプレイ等の駆動用トランジスタとして用いる場合には、遮光膜が必要となる。そのため薄膜トランジスタやその配線等の半導体回路（以下、半導体回路と呼ぶ。）は、視認性の障害となるため、ディスプレイ視認側から見るとディスプレイ表示要素の裏側に設置されてきた。
【０００９】
反射型液晶表示装置や電気泳動表示装置等の反射型表示装置のカラー化においては、一般的にはカラーフィルタが用いられるが、上記の視認性の理由により、カラーフィルタと半導体回路の基板の間に液晶封入層や電気泳動粒子層が形成されることになる。この位置に液晶封入層や電気泳動粒子層が形成されると、例えば液晶の場合は、液晶を封入した後に半導体回路とカラーフィルタを位置合わせする必要があるが、不透明な半導体回路等を通して高い位置合わせ精度を得ることは困難が伴い、コスト上昇や歩留まり低下の原因となっている。
【００１０】
なお、上記のいずれのディスプレイにおいても、低消費電力化を目的として反射型ディスプレイとするためには、バックライトほど明るくない環境光を有効に利用するため、画素部の開口率を可能な限り大きくすることが求められる。ここで、開口率とは、１画素あたりの表示に有効な領域の面積比率（＝表示に有効な領域÷１画素全体の領域。）をいう。一般的に透過型ＬＣＤ用カラーフィルタでは、画面のコントラストを向上させるために、ブラックマトリクスと呼ばれる遮光部を画素間の領域に設ける。しかし、反射型ディスプレイにおいてカラーフィルタにブラックマトリクスを設けると、ブラックマトリクスにより開口率が下がり、ディスプレイの輝度が低下してしまう。従って、反射型ディスプレイとする場合には、ブラックマトリクスを設けないことが望ましい。
【特許文献１】特許第２５５１７８５号公報
【特許文献２】特許第２８６０７９０号広報
【特許文献３】特開２００１‐９２３８３号広報
【特許文献４】特開２００１‐１５４２１９号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した問題点を解決して反射型表示装置を作製する方法として、次の方法が考えられる。即ち、薄膜トランジスタおよび該トランジスタと電気的接点を有する配線等を、実質的に透明な材料によって形成し、実施的に透明な半導体回路を作る。その上で、ディスプレイの視認側から見て、実質的に透明な基板、カラーフィルタ、実質的に透明な半導体回路、反射型ディスプレイ表示要素の順にディスプレイを構成する方法である。ここで実質的に透明とは可視光である波長領域４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内で透過率が７０％以上であることをいう。この方法によれば、半導体回路が実質的に透明であるため、カラーフィルタと半導体回路との位置合わせが容易になる。
【００１２】
しかし一方で、この方法によれば、カラーフィルタ上に半導体回路を形成することになるため、問題が生じる。即ち、基板上に直接半導体回路を形成する場合とは異なり、カラーフィルタ上に半導体回路を直接形成する場合、カラーフィルタのパターン面やパターン間の溝には凹凸が存在するため、薄膜トランジスタや配線について、かかる凸凹に起因して配線抵抗の増加や膜剥れが起こり、ディスプレイに重大な欠陥を生じさせる原因となるのである。従って、カラーフィルタ上に半導体回路を形成する場合には、カラーフィルタ基板表面の平坦化が必要になる。一般的には、研磨によって平坦化するため、上述した研磨による傷の発生に起因する表示品位を損なう問題が残る。
【００１３】
本発明は、かかる問題を考慮して成されたものであり、ディスプレイの視認側から見て、実質的に透明な基板、カラーフィルタ、実質的に透明な半導体回路、反射型ディスプレイ表示要素の順にディスプレイを構成する反射型表示装置において、配線抵抗の増加や膜剥がれが生じず、かつ高表示品位の反射型表示装置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】
【００１４】
本発明の請求項１に係る発明は、実質的に透明な第１の基板と、前記第１の基板上に形成された画素部に複数色の着色部からなる着色層を有するカラーフィルタと、前記カラーフィルタ上に形成された表面が平坦な保護層と、前記保護層上に形成された実質的に透明な半導体回路と、共通電極と第２の基板とを有し前記半導体回路に対向して配設される反射型ディスプレイ表示要素と、を少なくても有し、前記カラーフィルタは隣接する前記着色部間の周辺部が重なり合うことなく形成され、前記保護層は、前記着色層上に前記カラーフィルタ全面を覆うように形成されていることを特徴とする反射型表示装置としたものである。
【００１５】
本発明の請求項２に係る発明は、前記カラーフィルタは、前記着色層が０．２μｍ以上１．０μｍ以下の膜厚に形成され、前記保護層は、表面研磨されることなく表面粗さが１０点平均粗さＲｚが３００ｎｍ以下に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の反射型表示装置としたものである。
【００１６】
本発明の請求項３に係る発明は、前記カラーフィルタは、画素間に遮光層および隔壁を有しないことを特徴とする請求項１ないし請求項２の何れか一に記載の反射型表示装置としたものである。
【００１７】
本発明の請求項４に係る発明は、前記反射型ディスプレイ表示要素が、電気泳動方式であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一に記載の反射型表示装置としたものである。
【００１８】
本発明の請求項５に係る発明は、前記反射型ディスプレイ表示要素が、ツイストボール方式であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一に記載の反射型表示装置としたものである。
【００１９】
本発明の請求項６に係る発明は、前記反射型ディスプレイ表示要素が、高分子分散型液晶方式であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一に記載の反射型表示装置としたものである。
【００２０】
本発明の請求項７に係る発明は、前記反射型ディスプレイ表示要素が、高分子ネットワーク型液晶方式であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一に記載の反射型表示装置としたものである。
【００２１】
本発明の請求項８に係る発明は、前記反射型ディスプレイ表示要素が、単層コレステリック液晶方式であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一に記載の反射型表示装置としたものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ディスプレイの視認側から見て、実質的に透明な基板、カラーフィルタ、実質的に透明な半導体回路、反射型ディスプレイ表示要素の順にディスプレイを構成する反射型表示装置において、配線抵抗の増加や膜剥がれが生じず、かつ高表示品位の反射型表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明について図を用いながら詳細に説明する。本明細書においては、同一部材については同一符号を付し、説明を省略または簡略化する。
【００２４】
図1は本発明の一実施例に係る反射型表示装置の概略断面図である。また、図４は、図１にＡで示した本発明の一実施例に係る反射型表示装置のほぼ１画素分の部分断面図である。本発明の一実施例に係る反射型表示装置は、図１に示すように、ディスプレイの視認側から見て、偏光板２２、位相差板２１、実質的に透明な第１の基板（以下、単に基板ということがある。）１、着色層２、第１保護層３、実施的に透明な半導体回路４、配向膜８、液晶９、配向膜８、共通電極１０および第２の基板（以下、背面基板という。）１１を有する。ここで、実施的に透明な基板１、着色層２および第１保護層３から構成される部分が、カラーフィルタ基板６であり、配向膜８、液晶９、配向膜８、共通電極１０および背面基板１１から構成される部分が、反射型ディスプレイ要素１２である。なお、実質的に透明とは、可視光である波長領域４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内で透過率が７０％以上であることをいう。また、図４に示すように、本発明の一実施例に係る反射型表示装置の実質的に透明な半導体回路４は、ゲート電極１３、補助コンデンサ電極１４、両者の上に形成されたゲート絶縁膜１５、ゲート絶縁膜１５の上に形成された半導体活性層１８、ゲート絶縁膜１５および半導体活性層１８上に形成されたソース電極１６およびドレイン電極１７、さらにソース電極１６およびゲート電極１７上に形成された層間絶縁膜１９、層間絶縁膜１９上に形成された画素電極２０から構成される。
【００２５】
反射型表示装置において、カラーフィルタ基板および半導体回路を形成する基材は実質的に透明でなければならない。上述したように、実質的に透明とは、可視光である波長領域４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内で透過率が７０％以上であることをいう。本発明の一実施例に係る反射型表示装置の実質的に透明な基板１の基材としては、具体的には、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルサルフェン、トリアセチルセルロース、ポリビニルフルオライドフィルム、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合樹脂、耐候性ポリエチレンテレフタレート、耐候性ポリプロピレン、ガラス繊維強化アクリル樹脂フィルム、ガラス繊維強化ポリカーボネート、透明性ポリイミド、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ガラス、石英等を使用することができる。これらは単独の基材として使用してもよいが、二種以上を積層した複合基材を使用することもできる。また基材が有機物フィルムである場合は、素子の耐久性を上げるために透明のガスバリア層を形成することも好ましい。ガスバリア層としてはＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などが上げられるがこれらに限定されるものではない。またこれらのガスバリア層は二層以上積層して使用することもできる。またガスバリア層は有機物フィルム基板の片面だけに付与してもよいし、両面に付与しても構わない。ガスバリア層は蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ホットワイヤーＣＶＤ法、ゾルゲル法などで形成されるが、これらに限定されるものではない。
【００２６】
本発明で用いる着色層２は赤色着色部（Ｒ）（以下、着色部Ｒ（赤）ということがある。）、緑色着色部（Ｇ）（以下、着色部Ｇ（緑）ということがある。）、青色着色部（Ｂ）（以下、着色部Ｂ（青）ということがある。）の３色、もしくは赤色着色部（Ｒ）、緑色着色部（Ｇ）、青色着色部（Ｂ）、無着色部（Ｗ）（以下、着色部Ｗ（透明）ということがある。）の４色から形成されていることが好ましいが、これらに限定されるものではない。ここで、無着色部（Ｗ）とは、光透過性で透明な樹脂層からなる層で、反射型ディスプレイ表示要素からの色味を着色することなく、そのまま表示させるための層である。無着色部（Ｗ）を設けることにより表示の明るさを向上させることができる。なお、以下において、着色層２とは、上述した複数色の着色部から構成される全体を意味する。着色層２は、それぞれ所定幅の線条（ストライプ）マトリクス状、または所定サイズの矩形マトリクス状等、適宜パターン状にパターニングされる。着色層２はフォトリソ法、凸版印刷法、反転印刷法、インクジェット法等で形成することができるが、これらに限定されるものではない。また、本発明では反射型表示装置の明るさの低下を防ぐためにブラックマトリクス（遮光層）は設けていない。
【００２７】
ここで、本発明の一実施例に係る反射型表示装置の着色層２は、それぞれの着色部の周辺部同士が重ならないように、言い換えれば、それぞれの着色部の間に間隙が設けられるように形成される。図３は、本発明の一実施例に係る反射型表示装置のカラーフィルタの平面模式図である。図３に示すように、着色層２は、赤色着色部２Ｒ、緑色着色部２Ｇ、青色着色部２Ｂ、無着色部２Ｗの４色から形成されるが、それぞれの着色部間には隔壁はなく、上述したフォトリソ法等で形成される。そして、それぞれの着色部の周辺部は相互に重なることがなく、相互間に間隙が設けられるように形成される。この結果、着色層２の表面を研磨して、それぞれの着色部の周辺部が相互に重なりあった部分を除去する必要がない。従って、研磨により多くの傷が発生し、表示品位を大きく損なうことがない。
【００２８】
また、特徴的には、前記カラーフィルタの着色層２（Ｒ，Ｇ，ＢまたはＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗ）は、膜厚が０．２μｍ以上、１．０μｍ以下に形成される。一般的なカラーフィルタの着色層は、１．２μｍ乃至２．０μｍ程度の膜厚に形成されるが、本発明の一実施例に係る反射型表示装置の着色層２は、上述したように、膜厚を薄く形成することで、研磨の必要がなく、平坦化が容易になる。これによって、本発明の一実施例に係る反射型表示装置は、着色層２自体の最大表面粗さが、一般的なカラーフィルタよりも小さい。言い換えれば、着色層２自体の表面の平滑性が高い。
【００２９】
本発明の一実施例に係る反射型表示装置は、着色パターンを保護し、着色層２表面に生じた凸凹を平坦化するために、着色パターン形成後に、前記着色層２上に保護層が設けられる。図１においては、保護層が１層の場合を示しているが、複数層設けられる場合もあるため、図１において、第１保護層３ということとする。保護層の材料としては、例えば、アクリルやポリイミドなどの樹脂が好適に用いられるが、これに限定されるわけではない。また、保護層は、上述のように一層に限られず、複数層設けてもよい。保護層はスピンコート法、ダイコート法、ブレードコート法等で塗布することができるが、これらに限定されるものではない。
【００３０】
本発明に係る反射型表示装置においては、保護層の表面が、１０点平均粗さＲｚで表して３００ｎｍ以下となるように平坦化されることを特徴とする。かかる平坦化は、研磨によることなく、保護層の塗布のみにて行われ、塗布のみで表面の平滑性が確保される。また、保護層を複数回に分けて塗布することで、さらに平坦化の効率を向上させることができる。ここで、１０点平均粗さＲｚとは粗さ曲線において最高の山頂から高い順に５番目までの山高さ平均と（Ｚｐ１〜Ｚｐ５）、最深の谷底から深い順に５番目までの谷深さ（Ｚｖ１〜Ｚｖ５）の平均の和であり、次の式（１）により求められる。
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【００３１】
一般的なカラーフィルタの製造においては保護層を研磨し平滑性を保っているため、研磨によって着色層および保護層に傷が入ることに起因して、表示品位に悪影響を与える恐れがある。本発明の一実施例に係る反射型表示装置は、上述したように、着色層の膜厚を薄く形成するため着色層２自体の平滑性が確保され、さらに保護層を形成し、該保護層について樹脂等の塗布のみで平坦化するため、研磨による平坦化を行う必要がない。従って、反射型表示装置の表示品位に悪影響を与える問題は生じない。
【００３２】
本発明における実質的に透明な半導体回路４に用いるゲート電極１３、ソース電極１６、ドレイン電極１７、補助コンデンサ電極１４、画素電極２０、走査線電極、信号線電極には、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化インジウムカドミウム（ＣｄＩｎ２Ｏ４）、酸化カドミウムスズ（Ｃｄ２ＳｎＯ４）、酸化亜鉛スズ（Ｚｎ２ＳｎＯ４）、酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ‐Ｚｎ‐Ｏ）等の酸化物材料が用いられる。また、この酸化物材料に不純物をドープしたものも好適に用いられる。例えば、酸化インジウムにスズ（Ｓｎ）やモリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）をドープしたもの、酸化スズにアンチモン（Ｓｂ）やフッ素（Ｆ）をドープしたもの、酸化亜鉛にインジウム、アルミニウム、ガリウム（Ｇａ）をドープしたものなどである。この中では特に酸化インジウムにスズ（Ｓｎ）をドープした酸化インジウムスズ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ。通称ＩＴＯという。）が高い透明性と低い抵抗率のために特に好適に用いられる。また、上記導電性酸化物材料とＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉなどの金属の薄膜を複数積層したものも使用できる。この場合、金属材料の酸化や経時劣化を防ぐために導電性酸化物薄膜／金属薄膜／導電性酸化物薄膜の順に積層した３層構造が特に好適に用いられる。また、金属薄膜層での光反射や光吸収が表示装置の視認性を妨げないために金属薄膜層はできる限り薄くすることが好ましい。具体的には1ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが望ましい。また、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）等の有機導電性材料も好適に用いることができる。ゲート電極１３、ソース電極１６、ドレイン電極１７、補助コンデンサ電極１４、画素電極２０、走査線電極、信号線電極は同じ材料であっても構わないし、また全て違う材料であっても構わない。しかし、工程数を減らすためにゲート電極１３と補助コンデンサ電極１４、ソース電極１６とドレイン電極１７は同一の材料であることがより望ましい。これらの透明電極は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、ホットワイヤーＣＶＤ法またはスクリーン印刷、凸版印刷、インクジェット法等で形成することができるが、これらに限定されるものではない。
【００３３】
本発明の表示装置に用いる実質的に透明な半導体活性層１８としては酸化物半導体材料、もしくは有機物半導体材料が好適に用いられる。酸化物半導体材料としては、亜鉛、インジウム、スズ、タングステン、マグネシウム、ガリウムのうち一種類以上の元素を含む酸化物、具体的には酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛、酸化スズ、酸化タングステン（ＷＯ）、酸化亜鉛ガリウムインジウム（Ｉｎ‐Ｇａ‐Ｚｎ‐Ｏ）等公知の材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの材料は実質的に透明であるが、バンドギャップが２．８ｅＶ以上、好ましくはバンドギャップが３．２ｅＶ以上であることが望ましい。これらの材料の構造は、単結晶、多結晶、微結晶、結晶／アモルファスの混晶、ナノ結晶散在アモルファス、アモルファスのいずれであってもかまわない。半導体層の膜厚は少なくとも２０ｎｍ以上が望ましい。酸化物半導体層の形成方法としては、スパッタ法、パルスレーザー堆積法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ゾルゲル法などの方法が用いられるが、好ましくはスパッタ法、パルスレーザー堆積法、真空蒸着法、ＣＶＤ法で形成する。スパッタ法としては、ＲＦマグネトロンスパッタ法あるいはＤＣスパッタ法、真空蒸着としては、加熱蒸着や電子ビーム蒸着あるいはイオンプレーティング法、ＣＶＤ法としては、ホットワイヤーＣＶＤ法あるいはプラズマＣＶＤ法などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３４】
また、有機物半導体材料としては、ペンタセンやテトラセンなどのアセン類、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物（ＮＴＣＤＡ）やナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（ＮＴＣＤＩ）、あるいはポリチオフェンやポリアニリン、ポリ‐ｐ-フェニレンビニレン、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリチエニレンビニレンといった共役高分子を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらの材料は実質的に透明であるが、バンドギャップが２．８ｅＶ以上、好ましくはバンドギャップが３．２ｅＶ以上であることが望ましい。半導体活性層１８は、これらの有機半導体材料を用いて、スクリーン印刷、反転印刷、インクジェット法、スピンコート、ディップコート、蒸着法等で形成されるが、形成方法はこれらに限定されるものではない。
【００３５】
本発明で用いられる薄膜トランジスタのゲート絶縁膜１５の材料は、特に限定しないが、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＮｘＯｙ）、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニア、酸化チタン等の無機材料が用いられる。また、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等のポリアクリレート、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＳ（ポリスチレン）、透明性ポリイミド、ポリエステル、エポキシ、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール等を用いてもよいが、これらに限定されるものではない。ただし、ゲートリーク電流を抑えるために、絶縁材料の抵抗率は１０１１Wｃｍ以上、望ましくは１０１４Wｃｍ以上であることが好ましい。ゲート絶縁膜１５は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、ホットワイヤーＣＶＤ法、スピンコート法、ディップコート法またはスクリーン印刷などの方法を用いて形成される。ゲート絶縁膜１５の厚さは５０ｎｍ〜２μｍであることが望ましい。これらのゲート絶縁膜１５は単層として用いても構わないし、複数の層を積層したものを用いても構わないし、また、成長方向に向けて組成を傾斜したものでも構わない。
【００３６】
本発明で用いられる薄膜トランジスタの構成は特に限定されない。ボトムコンタクト型、トップコンタクト型のどちらであっても構わない。ただし、有機半導体を用いる場合は、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極およびドレイン電極、有機半導体の順に素子を形成するボトムコンタクト型が望ましい。なぜなら、有機半導体を形成してから次工程のプラズマプロセスなどに有機半導体を曝すと、半導体層がダメージを受けるからである。また、本発明で用いられる薄膜トランジスタ上に層間絶縁膜１９を設け、さらにその上にドレイン電極と電気的に接続されている画素電極２０を設けることで開口率を高くすることは、好適に行われる。
【００３７】
層間絶縁膜１９としては、絶縁性で実質的に透明の材料であれば特に限定されない。例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＮｘＯｙ）、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニア若しくは酸化チタン等の無機材料、または、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等のポリアクリレート、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＳ（ポリスチレン）、透明性ポリイミド、ポリエステル、エポキシ、ポリビニルフェノール若しくはポリビニルアルコール等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。層間絶縁膜１９はゲート絶縁膜１５と同じ材料であっても構わないし、異なる材料であっても構わない。層間絶縁膜１９は単層として用いても構わないし、複数の層を積層したものを用いても構わない。なお、ボトムゲート構造の素子の場合は、半導体層の上を覆うような保護膜を設けることも好ましい。保護膜を用いることで、半導体層が湿度などで経時変化を受けたり、層間絶縁膜１９から影響を受けたりすることを防ぐことができる。この場合、保護膜として酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＮｘＯｙ）、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニアあるいは酸化チタン等の無機材料、または、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等のポリアクリレート、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＳ（ポリスチレン）、透明性ポリイミド、ポリエステル、エポキシ、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコールあるいはフッ素系樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの保護膜は単層として用いても構わないし、複数の層を積層したものを用いても構わない。
【００３８】
本発明の画素電極２０は薄膜トランジスタのドレイン電極１７と電気的に接続していなければならい。具体的には、層間絶縁膜１９をスクリーン印刷などの方法でパターン印刷してドレイン電極１７の部分に層間絶縁膜１９を設けない方法や、層間絶縁膜１９を全面に塗布し、そのあとレーザービーム等にて層間絶縁膜１９に穴を空ける方法などによって画素電極２０とドレイン電極１７とを電気的に接続する。
【００３９】
本発明の反射型ディスプレイ表示要素１２は視認する側からみて薄膜トランジスタの裏に設けられているため、本発明の反射型ディスプレイ表示要素１２に付与される共通電極１０は透明導電膜であっても構わないし、また、不透明な電極であっても構わない。従って、材料としては、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化インジウムカドミウム（ＣｄＩｎ２Ｏ４）、酸化カドミウムスズ（Ｃｄ２ＳｎＯ４）、酸化亜鉛スズ（Ｚｎ２ＳｎＯ４）、酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ‐Ｚｎ‐Ｏ）等の酸化物材料やＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｎｉ、ＮｉＣｒなどの金属などがあげられる。また、これらを複数組み合わせたものも好適に用いられる。また、同様の理由から反射型ディスプレイ表示要素１２を構成する基材は透明であっても透明でなくても構わない。さらに、可撓性基材であっても可撓性基材でなくても構わない。具体的な材料としては、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルサルフェン、トリアセチルセルロース、ポリビニルフルオライドフィルム、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合樹脂、耐候性ポリエチレンテレフタレート、耐候性ポリプロピレン、ガラス繊維強化アクリル樹脂フィルム、ガラス繊維強化ポリカーボネート、透明性ポリイミド、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ガラス、石英等を使用することができる。これらは単独の基材として使用してもよいが、二種以上を積層した複合基材を使用することもできる。また、反射型ディスプレイ表示要素１２の基材に導電性の材料を用いて共通電極１０として代用することも可能である。具体的な材料としては、薄ＳＵＳ板、アルミフォイル、薄銅板などがあげられる。このように反射型ディスプレイ前面板の基材として導電性材料を用いる場合は基材のディスプレイを設けない側に絶縁層もしくは絶縁材料を付与することが望ましい。
【００４０】
以上のような構成による本発明の一実施例にかかる反射型表示装置は、カラーフィルタの着色層２の複数色の着色部のそれぞれの周辺部同士が重なりあうことなくパターニングされ、かつ、それぞれの着色部が０．２μｍ以上１．０μｍ以下の薄い膜厚に形成されているため、着色部自体の表面平滑性が高く、保護層の形成によってカラーフィルタ基板６の表面の平坦化が可能である。そして、保護層についても、塗布のみで平坦化を図るため、一ないし複数層の保護層を形成することで、表面凸凹を１０点平均粗さＲｚで表して３００ｎｍ以下として平滑性を確保している。この結果、本発明の一実施例に係る反射型表示装置は、カラーフィルタ表面を研磨して平坦化する必要がないため、研磨による傷に起因する表示品位を大きく損なう問題が発生しない。また、カラーフィルタ基板６の表面平滑性が確保されているため、該カラーフィルタ基板６上に形成する半導体回路４の、配線抵抗の増加や膜剥がれを防止することができる。
【００４１】
また、本発明のカラー表示装置は環境光を反射することによる反射型表示装置であるので、広視野角であることや目に優しいという特徴がある。また、バックライト等の光源を表示装置に具備する必要がないため、表示装置の小型化および軽量化、低消費電力を実現することができる。
【００４２】
なお、本発明の反射型カラー表示装置に使用するディスプレイ表示要素は、一般的な液晶表示方式に限られず、電気泳動方式、ツイストボール方式、高分子分散型液晶方式、高分子ネットワーク型液晶方式、単層コレステリック型液晶方式によるディスプレイ表示要素であってもよい。いずれのディスプレイ表示要素によるディスプレイにも応用することができる。
【００４３】
（実施例1）
図１に本発明の実施例の反射型表示装置の断面の概略図を、図３に本実施例の反射型表示装置のカラーフィルタの平面図を、図４に、図１にＡで示した本発明の実施例による反射型表示装置のほぼ１画素分の部分断面図を示す。実質的に透明な基板１としてコーニング社製無アルカリガラス１７３７（厚さ０．７ｍｍ）を用い、その一方の面に赤色着色部（Ｒ），緑色着色部（Ｇ），青色着色部（Ｂ），無着色部（Ｗ）の４色の着色部をそれぞれ、０．７μｍ，０．７μｍ，０．７μｍ，０．７μｍ厚で形成して着色層２を構成した。それぞれの着色部の周辺部同士は重なることなくパターニングされている。より詳細には、着色部Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青），Ｗ（透明）は、それぞれの樹脂をガラス基板１全体に塗布した後、定められた形状のフォトマスクを用いて、露光、現像、および焼成して形成した。本実施例では、最初に、着色層Ｒ（赤）を形成し、さらにＧ（緑），Ｂ（青），Ｗ（透明）の順番で形成した。特徴的には、４色の着色部のそれぞれの周辺部同士は、相互に重なり合うことなく形成されているので、各着色部の間には間隙が形成されることになる。なお、この段階での、カラーフィルタ基板６の最大表面粗さは０．７μｍである。
【００４４】
次に、第1保護層３として、１．３μｍ厚の熱硬化性透明樹脂を塗布した。詳細には第１保護層３として、前記熱硬化性透明樹脂を着色層２の形成されたガラス基板１全面に塗布した後、焼成して形成した。この段階でのカラーフィルタ基板６の表面凹凸は１０点平均粗さＲｚで表して３００ｎｍである。
【００４５】
続いて、カラーフィルタ基板６上に、ＩＴＯ薄膜をＤＣマグネトロンスパッタ法で５０ｎｍの膜厚で形成した。そして、該ＩＴＯ薄膜を該カラーフィルタ基板の各画素と位置合わせをしながら、所望の形状にパターニングし、ゲート電極１３および補助コンデンサ電極１４を形成した。さらにその上に窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）のターゲットを用いてＲＦスパッタ法でＳｉＯＮ薄膜を１５０ｎｍの膜厚で形成し、ゲート絶縁膜１５とした。さらに、半導体活性層１８として、ＩｎＧａＺｎＯ４ターゲットを用いアモルファスＩｎ‐Ｇａ‐Ｚｎ‐Ｏ薄膜をＲＦスパッタ法で４０ｎｍの膜厚で形成し、所望の形状にパターニングした。続いて、その上に、レジストを塗布し、乾燥、現像を行った後、ＩＴＯ膜をＤＣマグネトロンスパッタ法で５０ｎｍの膜厚で形成し、リフトオフを行い、ソース電極１６およびドレイン電極１７を形成した。さらに、印刷法を用いてエポキシ系樹脂を５μｍパターン印刷し、層間絶縁膜１９を形成した。そして最後にＩＴＯ膜をマグネトロンスパッタ法で１００ｎｍの膜厚で成膜し、パターニングを行い画素電極２０を形成した。上述した各膜の作成条件を表１に示す。以上の工程によって作成された実質的に透明な半導体回路４の上に配向膜８を塗布した。これとは別に、コーニング社製無アルカリガラス１７３７（厚さ０．５ｍｍ）上に、共通電極１０としてＩＴＯ薄膜を７０ｎｍの膜厚で形成し、さらにその上に配向膜８を塗布して薄膜トランジスタを形成した基材を作成した。この基材と、前記の着色層２上に半導体回路４を形成した基板１とを、スペーサを介して空隙を形成するように配置し、その後この空隙に液晶９を封入した。最後に、カラーフィルタ基板６および実質的に透明な半導体回路４を形成した基板１の何も形成されていない面側に、位相差板２１および偏光板２２を配置することでカラー表示可能な反射型表示装置が実現できる。
【表１】
2008233484.tif 000004
【００４６】
（実施例２）
図２に本実施例の断面の概略図、図３に本実施例のカラーフィルタの平面図、図５に、図２にＢで示した本発明の実施例による反射型表示装置のほぼ1画素分の部分断面図を示す。実質的に透明な基板１としてコーニング社製無アルカリガラス１７３７（厚さ０．７ｍｍ）を用い、その一方の面にＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の顔料を樹脂中に分散させた着色部及び透明樹脂からなる無着色部（Ｗ）を、それぞれ、０．７μｍ，０．７μｍ，０．７μｍ，０．７μｍ厚で形成して着色層２を構成した。それぞれの着色部の周辺部同士は重なることなくパターニングされている。より詳細には、赤色着色部（Ｒ），緑色着色部（Ｇ），青色着色部（Ｂ），無着色部（Ｗ）の４色の着色部は、それぞれの樹脂をガラス基板１全体に塗布した後、定められた形状のフォトマスクを用いて、露光、現像、および焼成して形成した。本実施例においても、最初に、着色部Ｒ（赤）を形成し、Ｇ（緑），Ｂ（青），Ｗ（透明）の順番で形成した。実施例１と同様に、上記の実施例においても、着色部それぞれの周辺部同士は接しておらず、各着色層の間には間隙が形成されることになる。この段階でのカラーフィルタ基板６の最大表面粗さは０．７μｍである。
【００４７】
次に、第１保護層３として、１．３μｍ厚の熱硬化性透明樹脂を塗布した。詳細には前記第１保護層３は着色層２のパターニングされたガラス基板１全体に熱硬化性透明樹脂を塗布した後、焼成して形成した。この段階でカラーフィルタ基板６の表面凹凸は１０点平均粗さＲｚで表して３００ｎｍである。
【００４８】
さらに、第２保護層５として、第１保護層３と同様の熱硬化性透明樹脂を１．３μｍ厚で第１保護膜層３の上に塗布し、焼成した。これにより、カラーフィルタ基板６表面はさらに平坦化され、表面は１０点平均粗さＲｚで表して１００ｎｍとなった。第１保護層３および第２保護層５の両方の膜厚を合計すると２．６μｍである。両保護層は同一の材料であるため、屈折率が互いに同一であり、ディスプレイとしての表示には何ら影響を及ぼさない。
【００４９】
続いて、カラーフィルタ上に、ＩＴＯ薄膜をＤＣマグネトロンスパッタ法で５０ｎｍの膜厚で形成した。そして、該ＩＴＯ薄膜をカラーフィルタ基板６の各画素と位置合わせをしながら、所望の形状にパターニングし、ゲート電極１３および補助コンデンサ電極１４を形成した。さらにその上に窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）のターゲットを用いてＲＦスパッタ法でＳｉＯＮ薄膜を１５０ｎｍの膜厚で形成し、ゲート絶縁膜１５とした。さらに、半導体活性層１８として、ＩｎＧａＺｎＯ４ターゲットを用いアモルファスＩｎ‐Ｇａ‐Ｚｎ‐Ｏ薄膜をＲＦスパッタ法で４０ｎｍの膜厚で形成し、所望の形状にパターニングした。その上に、レジストを塗布し、乾燥、現像を行った後、ＩＴＯ膜をＤＣマグネトロンスパッタ法で５０ｎｍの膜厚で形成し、リフトオフを行いソース電極１６およびドレイン電極１７を形成した。さらに、印刷法を用いてエポキシ系樹脂を５μｍパターン印刷し、層間絶縁膜１９を形成した。そして最後にＩＴＯ膜をマグネトロンスパッタ法で１００ｎｍの膜厚で成膜しパターニングを行い、画素電極２０を形成した。各膜の作成条件は、上述した表１に示したとおりである。こうして作成された実質的に透明な半導体回路４の上に配向膜８を塗布した。これとは別に、コーニング社製無アルカリガラス１７３７（厚さ０．５ｍｍ）上に、共通電極１０としてＩＴＯ薄膜を７０ｎｍの膜厚で形成し、さらにその上に配向膜８を塗布して薄膜トランジスタを形成した基材を作成した。この基材と、前記の着色層２上に半導体回路４を形成した基板１とを、スペーサを介して空隙を形成するように配置し、その後この空隙に液晶９を封入した。最後に、カラーフィルタ基板６および実質的に透明な半導体回路４を形成した基板１の何も形成されていない面側に、位相差板２１および偏光板２２を配置することで均一で良好なカラー表示可能な反射型表示装置を実現できる。
【００５０】
（比較例１）
本比較例は、実施例１に示した反射型表示装置において、着色層２のそれぞれの着色部の膜厚を最大限に薄くした例である。従って、断面図等は実施例１と同様であるので、本比較例の図示を省略し、実施例１で示した図１、図３および図４を基に説明する。実質的に透明な基板１としてコーニング社製無アルカリガラス１７３７（厚さ０．７ｍｍ）を用い、その一方の面に赤色着色部（Ｒ），緑色着色部（Ｇ），青色着色部（Ｂ），無着色部（Ｗ）の４色の着色部からなる着色層２を、それぞれ、０．１μｍ，０．１μｍ，０．１μｍ，０．１μｍ厚で形成した。それぞれの周辺部同士は重なることなくパターニングされている。より詳細には、着色部Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青），Ｗ（透明）は、それぞれの樹脂をガラス基板１全体に塗布した後、定められた形状のフォトマスクを用いて、露光、現像、および焼成して形成した。本実施例では、最初に、着色部Ｒ（赤）を形成し、Ｇ（緑），Ｂ（青），Ｗ（透明）の順番で形成した。実施例１および実施例２と同様に、本比較例１においても、着色部は、それぞれの周辺部同士は接しておらず、各着色部の間には間隙が形成されることになる。この段階でのカラーフィルタ基板６の表面の最大粗さは０．１μｍである。
【００５１】
次に、保護層３として、１．３μｍ厚の熱硬化性透明樹脂を塗布した。詳細には保護層３は着色層２のパターニングされたガラス基板１全体に熱硬化性透明樹脂を塗布した後、焼成して形成した。この段階でのカラーフィルタ基板６表面は１０点平均粗さＲｚで表して２０ｎｍである。
【００５２】
続いて、カラーフィルタ上に、ＩＴＯ薄膜をＤＣマグネトロンスパッタ法で５０ｎｍの膜厚で形成した。そして、該ＩＴＯ薄膜をカラーフィルタ基板６の各画素と位置合わせをしながら、所望の形状にパターニングし、ゲート電極１３および補助コンデンサ電極１４を形成した。さらにその上に窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）のターゲットを用いてＲＦスパッタ法でＳｉＯＮ薄膜を１５０ｎｍの膜厚で形成し、ゲート絶縁膜１５とした。さらに、半導体活性層１８として、ＩｎＧａＺｎＯ４ターゲットを用いアモルファスＩｎ‐Ｇａ‐Ｚｎ‐Ｏ薄膜をＲＦスパッタ法で４０ｎｍの膜厚で形成し、所望の形状にパターニングした。その上に、レジストを塗布し、乾燥、現像を行った後、ＩＴＯ膜をＤＣマグネトロンスパッタ法で５０ｎｍの膜厚で形成し、リフトオフを行いソース電極１６およびドレイン電極１７を形成した。さらに、印刷法を用いてエポキシ系樹脂を５μｍパターン印刷し、層間絶縁膜１９を形成した。そして最後にＩＴＯ膜をマグネトロンスパッタ法で１００ｎｍの膜厚で成膜し、パターニングを行い画素電極２０を形成した。各膜の作成条件は、上述した表１に示したとおりである。こうして作成された実質的に透明な半導体回路４の上に配向膜８を塗布した。これとは別に、コーニング社製無アルカリガラス１７３７（厚さ０．５ｍｍ）上に、共通電極１０としてＩＴＯ薄膜を７０ｎｍの膜厚で形成し、さらにその上に配向膜８を塗布して薄膜トランジスタを形成した基材を作成した。この基材と、前記の着色層２上に半導体回路４を形成した基板１とを、スペーサを介して空隙を形成するように配置し、その後この空隙に液晶９を封入した。最後に、カラーフィルタ基板６および実質的に透明な半導体回路４を形成した基板１の何も形成されていない面側に、位相差板２１および偏光板２２を配置して比較例１の反射型表示装置を作製した。
【００５３】
しかし、上述の工程で作成したこの反射型表示装置を駆動させたところ、駆動は可能であるが、カラーフィルタ基板６の着色層２のそれぞれの着色部の膜厚が薄いため、ディスプレイ上に表示される色が薄く、所望のカラー表示を得ることはできなかった。従って、この工程によっては、実用に耐えるカラー表示可能な反射型表示装置を作製することは困難である。
【００５４】
（比較例２）
本比較例は、実施例２に示した反射型表示装置において、着色層２のそれぞれの着色部の膜厚を厚く形成し、且つ、保護層３の表面が粗い例である。従って、断面図等は実施例２と同様であるので、本比較例の図示を省略し、実施例２で示した図２、図３および図５を基に説明する。透明基板１としてコーニング社製無アルカリガラス１７３７（厚さ０．７ｍｍ）を用い、その一方の面にＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の顔料を樹脂中に分散させた着色部及び透明樹脂からなる無着色部（Ｗ）をそれぞれ、１．２μｍ，１．２μｍ，１．２μｍ，１．２μｍ厚で形成して着色層２を構成した。それぞれの着色部の周辺部同士は重なることなくパターニングされている。より詳細には、着色部Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青），Ｗ（透明）は、それぞれの顔料をガラス基板１全体に塗布した後、定められた形状のフォトマスクを用いて、露光、現像、および焼成して形成した。本実施例では、最初に、着色部Ｒ（赤）を形成し、Ｇ（緑），Ｂ（青），Ｗ（透明）の順番で形成した。着色部は、それぞれの周辺部同士が相互に重なり合わず、各着色部の間には間隙が形成されることになる点は、上述した実施例１乃至比較例１と同様である。この段階でのカラーフィルタ基板６の表面の最大粗さは１．２μｍである。
【００５５】
次に、第１保護層３として、１．３μｍ厚の熱硬化性透明樹脂を塗布した。詳細には保護層３は着色層２のパターニングされたガラス基板１全体に熱硬化性透明樹脂を塗布した後、焼成して形成した。この段階でのカラーフィルタ基板６表面は１０点平均粗さＲｚで表して８００ｎｍである。
【００５６】
さらに、第２保護層５として、第１保護層３と同様の熱硬化性透明樹脂を１．３μｍ厚で塗布した。これにより、カラーフィルタ基板６表面はさらに平坦化され、表面は１０点平均粗さＲｚで表して４００ｎｍとなった。第１保護層３及び第２保護層５の両方の膜厚を合計すると２．６μｍである。両保護層は同一の材料であるため、屈折率が互いに同一である。
【００５７】
続いて、カラーフィルタ上に、ＩＴＯ薄膜をＤＣマグネトロンスパッタ法で５０ｎｍの膜厚で形成した。そして、該ＩＴＯ薄膜をカラーフィルタ基板６の各画素と位置合わせをしながら、所望の形状にパターニングし、ゲート電極１３および補助コンデンサ電極１４を形成した。さらにその上に窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）のターゲットを用いてＲＦスパッタ法でＳｉＯＮ薄膜を１５０ｎｍの膜厚で形成し、ゲート絶縁膜１５とした。さらに、半導体活性層１８として、ＩｎＧａＺｎＯ４ターゲットを用いアモルファスＩｎ‐Ｇａ‐Ｚｎ‐Ｏ薄膜をＲＦスパッタ法で４０ｎｍの膜厚で形成し、所望の形状にパターニングした。その上に、レジストを塗布し、乾燥、現像を行った後、ＩＴＯ膜をＤＣマグネトロンスパッタ法で５０ｎｍの膜厚で形成し、リフトオフを行いソース電極１６およびドレイン電極１７を形成した。さらに、印刷法を用いてエポキシ系樹脂を５μｍパターン印刷し、層間絶縁膜１９を形成した。そして最後にＩＴＯ膜をマグネトロンスパッタ法で１００ｎｍの膜厚に成膜し、パターニングを行い、画素電極２０を形成した。各膜の作成条件は表１に示したとおりである。これとは別に、コーニング社製無アルカリガラス１７３７（厚さ０．５ｍｍ）上に、共通電極１０としてＩＴＯ薄膜を７０ｎｍの膜厚で形成し、さらにその上に配向膜８を塗布して薄膜トランジスタを形成した基材を作成した。この基材と、前記の着色層２上に半導体回路４を形成した基板１とを、スペーサを介して空隙を形成するように配置し、その後この空隙に液晶９を封入した。最後に、カラーフィルタ基板６および実質的に透明な半導体回路４を形成した基板１の何も形成されていない面側に、位相差板２１および偏光板２２を配置することで比較例２の表示装置を作製した。
【００５８】
しかし、比較例２の表示装置を駆動させたところ、着色層２のそれぞれの着色部の膜厚が厚いため、２層に亘る保護層の塗布のみでは十分な平滑性が確保できず、カラーフィルタ基板６の表面の凹凸により、半導体回路４を構成する配線の断線および膜剥れが生じ、表示に多数の欠陥が観察された。従って、この工程によっても、実用に耐えるカラー表示可能な反射型示装置を作製することは困難である。
【００５９】
上記実施例１、２および比較例１、２の結果から、画像表示装置の視認側から見て、透明基板１、カラーフィルタ、実質的に透明な薄膜トランジスタおよび該トランジスタと電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成した配線からなることを特徴とする半導体回路４、反射型ディスプレイ表示要素１２の順に構成されたことを特徴とする反射型表示装置においては、着色層２の膜厚およびカラーフィルタ表面の平坦化度合いが、その上に形成される半導体回路に大きな影響を及ぼすことが示された。即ち、着色層２の膜厚は、薄いことが望ましいが、薄すぎると表示される色が薄くなる。また、カラーフィルタの表面は、平坦であることが望ましく、凸凹が大きい場合、配線の断線および膜剥がれが生じてしまう。
【００６０】
実施例１、２および比較例１、２での表面形状の違いによる表示の成否を表２に示した。
【表２】
2008233484.tif 000005
【００６１】
以上のように、請求項１に記載の表示装置におけるカラーフィルタの着色層２は隣接する着色部の周辺部同士が重なり合うことなく、かつ、該着色層２は、それぞれの着色部が０．２μｍ以上１．０μｍ以下の膜厚で薄く形成されているため、一または複数の保護層を塗布するだけで、着色層２に起因する凹凸を研磨することなく平坦化することができる。
【００６２】
これにより、請求項１に記載の反射型表示装置においては、実質的に透明な薄膜トランジスタおよび該トランジスタと電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成された配線の配線抵抗の増加および膜剥れを防止することができ、半導体回路の欠陥、性能低下を抑えた反射型表示装置が実現できた。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の一実施形態に係る反射型表示装置は、半導体回路の欠陥および表示品位の低下を防止することに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施例に係る反射型カラー表示装置の概略断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る反射型カラー表示装置の概略断面図である。
【図３】本発明の一実施例に係るカラーフィルタ基板の平面図である。
【図４】図１にＡで示した、本発明の一実施例に係る反射型表示装置のほぼ1画素分の部分断面図である。
【図５】図２にＢで示した、本発明の一実施例に係る反射型表示装置のほぼ1画素分の部分断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１：実質的に透明な基板
２：着色層（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗ）
２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ、２Ｗ：着色部
３：第1保護層
４：実質的に透明な半導体回路
５：第２保護層
６：カラーフィルタ基板
７：カラーフィルタおよび実質的に透明な半導体回路を形成した基板
８：配向膜
９：液晶
１０：共通電極
１１：背面基板
１２：反射型ディスプレイ要素
１３：ゲート電極
１４：補助コンデンサ電極
１５：ゲート絶縁膜
１６：ソース電極
１７：ドレイン電極
１８：半導体活性層
１９：層間絶縁膜
２０：画素電極
２１：位相差板
２２：偏光板
【図１】
2008233484.tif 000006
【図２】
2008233484.tif 000007
【図３】
2008233484.tif 000008
【図４】
2008233484.tif 000009
【図５】
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