(57)【要約】【課題】  本発明は、反射光の光学特性にバラツキを低減することができる半透過型液晶表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明は、透過領域Ｔを形成する透過画素電極と、反射領域Ｓを形成する反射画素電極とを有するＴＦＴアレイ基板と、色材３２を用いて形成されるカラーフィルタと、カラーフィルタの周囲に設けられた遮光膜３４とを有するカラーフィルタ基板と、ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタ基板とに挟持された液晶とを備える半透過型液晶表示装置であって、反射領域Ｓの色材３２に設けられ、少なくとも二辺が色材３２よりも仕上がり寸法精度の高い遮光膜３４上に構成される開口部３５と、開口部３５を埋めつつ、色材３２を覆うように成膜される樹脂膜とをさらに備える。【選択図】図６
2007003778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過領域を形成する透過画素電極と、反射領域を形成する反射画素電極とを有する第１基板と、
色材を用いて形成されるカラーフィルタと、前記カラーフィルタの周囲に設けられた遮光膜とを有する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板とに挟持された液晶とを備える半透過型液晶表示装置であって、
前記反射領域の前記色材に設けられ、少なくとも二辺が前記色材よりも仕上がり寸法精度の高い前記遮光膜上に構成される開口部と、
前記開口部を埋めつつ、前記色材を覆うように成膜される樹脂膜とをさらに備えることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項２】
透過領域を形成する透過画素電極と、反射領域を形成する反射画素電極とを有する第１基板と、
色材を用いて形成されるカラーフィルタと、前記カラーフィルタの周囲に設けられた遮光膜とを有する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板とに挟持された液晶とを備える半透過型液晶表示装置であって、
前記反射領域の前記色材に設けられ、前記遮光膜と接する辺の長さの合計が、前記色材と接する辺の長さの合計より長い開口部と、
前記開口部を埋めつつ、前記色材を覆うように成膜される樹脂膜とをさらに備えることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半透過型液晶表示装置であって、
前記開口部における前記色材と接する辺の長さの合計は、前記開口部の外周長の１２．５％以上で、且つ５０％以下であることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の半透過型液晶表示装置であって、
前記色材の膜厚が１．２μｍから１．３μｍの場合に、前記開口部の面積を３０μｍ□（３０μｍ×３０μｍ＝９００μｍ2）以下に制限することを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の半透過型液晶表示装置を製造する製造方法であって、
前記樹脂膜に対して化学的又は物理的研磨を行うことを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
透過領域を形成する透過画素電極と、反射領域を形成する反射画素電極とを有する第１基板と、
色材を用いて形成されるカラーフィルタと、前記カラーフィルタの周囲に設けられた遮光膜とを有する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板とに挟持された液晶とを備える半透過型液晶表示装置であって、
前記反射領域の前記色材に設けられる開口部と、
前記開口部を埋めつつ、前記色材を覆うように成膜される樹脂膜とをさらに備え、
前記色材の膜厚が１．２μｍから１．３μｍの場合に、前記開口部の面積を３０μｍ□（３０μｍ×３０μｍ＝９００μｍ2）以下に制限することを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半透過型液晶表示装置及びその製造方法に係る発明であって、特に、反射領域の色材に開口部を設けた半透過型液晶表示装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な半透過型液晶表示装置では、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）が形成される基板（以下、ＴＦＴアレイ基板ともいう）に、バックライト光を透過させる透過領域と、液晶層に入射した外光を反射させる反射領域とが画素毎に設けられている。一方、ＴＦＴアレイ基板に対向する位置には、赤及び緑、青の色材を用いたカラーフィルタが形成される基板（以下、カラーフィルタ基板ともいう）が設けられている。そして、ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタ基板とが液晶層を挟持している。
【０００３】
半透過型液晶表示装置では、暗所で視認性が高く、外光がバックライトより明るくなる明所で視認性が低くなる特性を有する透過領域と、明所で視認性が高く、暗所で視認性が低い特性を有する反射領域とを合わせ持っている。そのため、半透過型液晶表示装置は、強い外光の元でも、暗い屋内においても良質の光学特性を有している。なお、ＴＦＴアレイ基板には、ＴＦＴと接続される画素電極が設けられ、当該画素電極には、透過領域となる透過電極と、反射領域となる反射電極が設けられている。
【０００４】
一方、カラーフィルタ基板には、赤及び緑、青の色材を用いたカラーフィルタの周囲に、遮光膜（以下、ブラックマトリクス（ＢＭ）ともいう）や、透明樹脂層、透明電極層が設けられている。なお、ブラックマトリクスは、透過領域や反射領域において、表示に不要な光を遮光するために設けた金属膜等である。また、透明樹脂層は、色材の間の膜厚差や隣接する色材同士の重なり、ブラックマトリクスと色材との重なりにより生じる凹凸を被覆して、その段差を緩和させる絶縁膜である。透明電極層は、画素電極に対する対向電極として形成される導電性膜である。
【０００５】
半透過型液晶表示装置において、透過領域の透過光はカラーフィルタを一回通過するだけであるが、反射領域の反射光は、入射時と出射時の二回カラーフィルタを通過する。そのため、透過領域の透過光と反射領域の反射光とでは光学濃度が異なり、反射領域の反射光は十分な光量が得られない問題があった。この問題に対して、従来の半透過型液晶表示装置では、反射領域内のカラーフィルタに開口部を設け、一部に色材を設けない方法や、透過領域と反射領域とで色材の透過率を変える方法などが採用されている。例えば、反射領域内のカラーフィルタの一部に色材を設けない方法は、特許文献１に詳しく記載されている。
【０００６】
また、半透過型液晶表示装置では、反射光の輝度特性を改善するために、透過領域と反射領域とで液晶層の厚み（ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタ基板との間隙、又はセルギャップともいう）を変化させている。具体的には、透過領域の液晶層の厚みをｄｔとした場合、反射領域の液晶層の厚みは１／２ｄｔとしている。液晶層の厚みを変化させる手段として、カラーフィルタ基板側あるいはＴＦＴアレイ基板側に有機膜の構造物を設けている。なお、上述のように、反射領域内のカラーフィルタの一部に色材を設けない方法では、色材を抜いた開口部（以下、色材の開口部という）に有機膜を埋めることで、当該部分での液晶層の厚みが変化するのを防止している。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２１５５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
半透過型液晶表示装置では、背景技術で述べたように反射領域内に色材の開口部を設けることで反射光の光学特性を制御している。しかし、反射光の光学特性は、色材の開口部の面積により制御されるため、色材の開口部の寸法精度が反射光の光学特性に直接影響を与えることになる。従って、色材の開口部の寸法精度がばらつくと、反射光の光学特性にバラツキが生じ問題があった。
【０００９】
また、色材の開口部を設けた部分の断面を考えた場合、色材の開口部は、上述のように有機膜で埋められている。しかし、色材の膜厚が比較的厚いため、有機膜で色材の開口部を埋めたとしても完全に平坦化することは難しく、当該部分にわずかな段差が生じる。この段差により、反射光の光学特性である反射率にバラツキが生じ問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、反射光の光学特性にバラツキを低減することができる半透過型液晶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】
【００１１】
本発明に係る解決手段は、透過領域を形成する透過画素電極と、反射領域を形成する反射画素電極とを有する第１基板と、色材を用いて形成されるカラーフィルタと、カラーフィルタの周囲に設けられた遮光膜とを有する第２基板と、第１基板と第２基板とに挟持された液晶とを備える半透過型液晶表示装置であって、反射領域の色材に設けられ、少なくとも二辺が色材よりも仕上がり寸法精度の高い遮光膜上に構成される開口部と、開口部を埋めつつ、色材を覆うように成膜される樹脂膜とをさらに備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に記載の半透過型液晶表示装置は、少なくとも二辺が色材よりも仕上がり寸法精度の高い遮光膜上に構成される開口部を備えているので、開口部の寸法精度を改善することができ、反射光の光学特性にバラツキを低減することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置におけるＴＦＴアレイ基板の概略を示す平面図である。図１では、ＴＦＴアレイ基板１０に設けられる各画素に、光を透過させる透過領域Ｔと、液晶層に入射した周囲光を反射させる反射領域Ｓとが形成されている。図２（ａ）〜図２（ｅ）は、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置におけるＴＦＴアレイ基板の製造方法を説明するための断面図である。なお、図２（ａ）〜図２（ｅ）は、透過領域Ｔ、反射領域Ｓ、ＴＦＴ、ソース配線とゲート配線との交差部（Ｓ／Ｇクロス部）、ソース端子部、ゲート端子部の断面のそれぞれを仮想的に１つの断面図として図示している。
【００１４】
図１及び図２（ａ）〜図２（ｅ）において、ガラス基板等の透明絶縁性基板１上には、第１の導電膜からなるゲート電極２１を備えたゲート配線２２、反射領域Ｓに設けられる第１の補助容量電極２３及び透過領域Ｔに設けられる第２の補助容量電極２５を備えた補助容量配線２４が形成されている。ここで、第１の補助容量電極２３及び第２の補助容量電極２５、補助容量配線２４は、バックライトからの光漏れを防止するためと、一定期間電圧を保持するために設けられている。
【００１５】
そして、ゲート配線２２等の上層に第１の絶縁膜３が設けられる。ゲート電極２１上には、第１の絶縁膜（ゲート絶縁膜）３を介して半導体層である半導体能動膜４及びオーミックコンタクト膜５が形成されている。このオーミックコンタクト膜５は、中央部が除去されて２つの領域に分割され、一方に第２の導電膜からなるソース電極６１、他方に第２の導電膜からなるドレイン電極６２が積層されている。ここで、半導体能動膜４及びオーミックコンタクト膜５、ゲート電極２１、ソース電極６１、ドレイン電極６２によりスイッチング素子であるＴＦＴ６４が構成される。
【００１６】
反射領域Ｓには、ドレイン電極６２から延びた反射画素電極６５が形成されている。すなわち、反射画素電極６５は、第２の導電膜により形成されている。このため、第２の導電膜には、少なくともその表面層に反射率の高い金属膜を有する材料が用いられる。なお、ソース電極６１と接続されるソース配線６３も、第２の導電膜により形成されている。
【００１７】
反射画素電極６５等を覆うように第２の絶縁膜７を設け、反射画素電極６５上の第２の絶縁膜７の一部を除去してコンタクトホール８１を形成する。第２の絶縁膜７の上層に透過率の高い導電膜（以下、透明導電膜ともいう）からなる透過画素電極９１が形成され、透過領域Ｔを形成する。透過画素電極９１は、コンタクトホール８１を介して反射画素電極６５と電気的に接続され、さらに反射画素電極６５を介してドレイン電極６２と電気的に接続されている。また、反射画素電極６５とソース配線６３との間隔には、第２の絶縁膜７を介してコントラスト低下防止電極９５が設けられている。このコントラスト低下防止電極９５は、透明導電膜であり透過画素電極９１と同時に形成される。本実施の形態では、コントラスト低下防止電極９５がソース配線６３に沿って、ほぼ平行に形成されている。
【００１８】
次に、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置のＴＦＴアレイ基板１０の製造工程について、図２（ａ）〜図２（ｅ）を用いて説明する。
【００１９】
まず、図２（ａ）に示すように、ガラス基板等の透明絶縁性基板１を洗浄して表面を浄化した後、この透明絶縁性基板１上にスパッタリング法等を用いて第１の導電膜を成膜する。第１の導電膜は、例えばクロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）又はアルミニウム（Ａｌ）などを主成分とする合金等からなる薄膜である。本実施の形態では、第１の導電膜として膜厚４００ｎｍのクロム膜または膜厚２５０ｎｍのアルミニウム合金膜を成膜する。
【００２０】
次に、第１の写真製版工程にて第１の導電膜をパターニングし、ゲート電極２１及びゲート配線２２、第１の補助容量電極２３、補助容量配線２４、第２の補助容量電極２５を形成する。第１の補助容量電極２３は、反射領域Ｓのほぼ全面に形成するが、第２の補助容量電極２５は、ソース配線６３と平行するように透過領域Ｔの一部に形成される。補助容量配線２４は、第１の補助容量電極２３と電気的に接続され、ソース配線６３に沿うように形成する。第１の写真製版工程では、まず、基板を洗浄後に感光性レジストを塗布し、乾燥した後に、所定のパターンのマスクを用いて露光する。そして、第１の写真製版工程では、露光した基板を現像することにより基板上に転写されたマスタパターンに基づいてレジストを形成し、当該レジストを加熱硬化した後に、第１の導電膜をエッチングして第１の導電膜をパターニングする。第１の写真製版工程では、第１の導電膜のパターニング後、感光性レジストを剥離する。
【００２１】
なお、第１の導電膜のエッチングは、公知のエッチャントを用いてウエットエッチング法で行うことができる。例えば、第１の導電膜がクロムである場合、第二硝酸セリウムアンモニウム及び硝酸が混合された水溶液が用いられる。また、第１の導電膜のエッチングにおいては、パターンエッジの段差部における絶縁膜のカバレッジを向上させて、他の配線との短絡を防止するために、パターンエッジ断面を台形のテーパー形状とするテーパーエッチングが好ましい。
【００２２】
次に、図２（ｂ）に示すように、プラズマＣＶＤ法等を用いて第１の絶縁膜３、半導体能動膜４、オーミックコンタクト膜５を連続して成膜する。ゲート絶縁膜となる第１の絶縁膜３には、ＳiＮｘ膜、ＳiＯｙ膜、ＳiＯｚＮｗ膜のいずれかの単層膜もしくはこれらを積層した多層膜が用いられる（なお、ｘ，ｙ，ｚ，ｗは、それぞれ化学量論組成を表す正数である）。第１の絶縁膜３の膜厚は、薄い場合にはゲート配線２２とソース配線６３との交差部で短絡が生じやすく、厚い場合にはＴＦＴ６４のＯＮ電流が小さくなり表示特性が低下する。このことから、第１の絶縁膜３は、第１の導電膜より厚く形成するが、なるべく薄くする方が好ましい。また、第１の絶縁膜３はピンホール等の発生による層間ショートを防止するために、複数回に分けて成膜することが好ましい。本実施の形態では、膜厚３００ｎｍのＳiＮ膜を成膜した後、さらに膜厚１００ｎｍのＳiＮ膜を成膜することにより、膜厚４００ｎｍのＳiＮ膜を第１の絶縁膜３として形成している。
【００２３】
半導体能動膜４としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓi）膜、ポリシリコン（ｐ−Ｓi）膜等が用いられる。半導体能動膜４の膜厚は、薄い場合、後述するオーミックコンタクト膜５のドライエッチング時に膜の消失が発生し、厚い場合、ＴＦＴ６４のＯＮ電流が小さくなる。このことから、半導体能動膜４の膜厚は、オーミックコンタクト膜５のドライエッチング時におけるエッチング量の制御性と、必要とするＴＦＴ６４のＯＮ電流値とを考慮して決定される。本実施の形態では、膜厚が１５０ｎｍであるａ−Ｓi膜の半導体能動膜４を成膜している。
【００２４】
オーミックコンタクト膜５としては、ａ−Ｓiにリン（Ｐ）を微量にドーピングしたｎ型ａ−Ｓi膜、あるいはｎ型ｐ−Ｓi膜が用いられる。本実施の形態では、オーミックコンタクト膜５として膜厚３０ｎｍのｎ型ａ−Ｓi膜を成膜している。
【００２５】
次に、第２の写真製版工程を行い、半導体能動膜４及びオーミックコンタクト膜５について少なくともＴＦＴ６４が形成される部分をパターニングする。なお、半導体能動膜４及びオーミックコンタクト膜５は、ＴＦＴ６４が形成される部分の他に、ゲート配線２２とソース配線６３との交差部（Ｓ／Ｇクロス部）やソース配線６３が形成される部分にも残存させることにより、耐電圧を大きくすることができる。なお、半導体能動膜４及びオーミックコンタクト膜５のエッチングは、公知のガス組成（例えば、ＳＦ6とＯ2の混合ガス又はＣＦ4とＯ2の混合ガス）を用いてドライエッチング法で行うことができる。
【００２６】
次に、図２（ｃ）に示すように、スパッタリング法等を用いて第２の導電膜を成膜する。第２の導電膜には、例えばクロム、モリブデン、タンタル、チタン又はこれらを主成分とする合金の第１層６ａと、アルミニウム、銀（Ａｇ）又はこれらを主成分とする合金の第２層６ｂとで構成されている。ここで、第１層６ａは、オーミックコンタクト層５及び第１の絶縁膜３の上に、これらに直接接触するよう成膜される。一方、第２層６ｂは、第１層６ａ上に直接接触するように重ねて成膜される。第２の導電膜はソース配線６３及び反射画素電極６５として用いられるため、配線抵抗及び表面層の反射特性を考慮して構成する必要がある。本実施の形態では、第２の導電膜の第１層６ａとして膜厚１００ｎｍのクロム膜、その第２層６ｂとして膜厚３００ｎｍのＡｌＣｕ膜を成膜する。
【００２７】
なお、第２の導電膜上には、後述の工程でドライエッチングによりコンタクトホール８１が形成され、コンタクトホール８１内の一部に、電気的接続を得るための導電性薄膜（透明導電膜）が形成されるため、表面酸化が生じ難くい金属薄膜や酸化されても導電性を有する金属薄膜を第２の導電膜として用いることが好ましい。また、第２の導電膜としてＡｌ系の材料を用いる場合は、表面酸化による導電性の劣化を防止するために、表面に窒化Ａｌ膜を形成するか、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｔｉなどの膜を形成すればよい。
【００２８】
次に、第３の写真製版工程にて、第２の導電膜をパターニングし、ソース電極６１を備えたソース配線６３、ドレイン電極６２を備えた反射画素電極６５を形成する。なお、ドレイン電極６２と反射画素電極６５とは、同一層で連続して形成され、同一層内で電気的に接続されている。第２の導電膜のエッチングは、公知のエッチャントを用いてウエットエッチング法で行うことができる。
【００２９】
続いて、ＴＦＴ６４のオーミックコンタクト膜５の中央部をエッチング除去し、半導体能動膜４を露出させる。オーミックコンタクト膜５のエッチングは、公知のガス組成（例えば、ＳＦ6とＯ2の混合ガス又はＣＦ4とＯ2の混合ガス）を用いてドライエッチング法で行うことができる。
【００３０】
また、後述するコンタクトホール８１を形成する部分のＡｌＣｕの第２層６ｂを除去して、コンタクトエリア（図示せず）を形成しても良い。このコンタクトエリアは、第３の写真製版工程の際に、除去部分のフォトレジスト厚が薄く仕上がるようにハーフトーン露光などの方法を用いて露光し、オーミックコンタクト膜５のドライエッチング後に酸素プラズマ等を用いてレジストの減膜処理することで除去部分のレジストのみ除去し、ＡｌＣｕをウエットエッチングすることで形成することができる。これにより、後述する透過画素電極９１とコンタクトする第２の導電膜の表面が第１層６ａのクロム膜となり、良好な導電率を持つコンタクト面を得ることができる。
【００３１】
ここで、ハーフトーン露光のプロセスについて説明する。ハーフトーン露光では、ハーフトーンのフォトマスク（例えば、Ｃｒで形成されたパターンに濃淡を持たせたフォトマスク）を介して露光することにより、露光強度を調整してフォトレジストの残存膜厚を制御している。その後、フォトレジストが完全に除去されている部分の膜に対してまずエッチングを行う。次に、フォトレジストに対して酸素プラズマ等を用いて減膜処理することにより、残存膜厚が少ない部分のフォトレジストのみが除去される。そして、フォトレジストの残存膜厚が少なかった部分（フォトレジストが除去されている）の膜に対してエッチングを行う。これにより、１回の写真製版工程により２工程分のパターニングが可能となる。
【００３２】
第２の導電膜の表面に、窒化Ａｌ膜（例えば、ＡｌＣｕＮ）等を形成する場合は、反射率は若干低下するが、後述する透過画素電極９１との良好なコンタクトが得られるため、あえてコンタクトエリア（図示せず）を形成する必要はなく、ハーフトーン露光の工程を省略することができる。
【００３３】
次に、図２（ｄ）に示すように、プラズマＣＶＤ法等を用いることで第２の絶縁膜７を成膜する。第２の絶縁膜７としては、第１の絶縁膜３と同じ材質を用いて形成することができ、膜厚は下層パターンのカバレッジを考慮して決めることが好ましい。本実施の形態では、第２の絶縁膜７として膜厚２００ｎｍ〜３３０ｎｍのＳｉＮ膜を成膜する。
【００３４】
そして、図２（ｄ）に示すように、第４の写真製版工程にて第２の絶縁膜７をパターニングして、反射画素電極６５上にコンタクトホール８１を形成する。第２の絶縁膜７のエッチングは、公知のエッチャントを用いてウエットエッチング法、もしくは公知のガス組成を用いてドライエッチング法で行うことができる。
【００３５】
次に、図２（ｅ）に示すように、スパッタリング法等を用いることで後述する透過画素電極９１を構成する透明導電膜を成膜する。透明導電膜としては、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide），ＳｎＯ２などを用いることができ、特に化学的安定性の観点からＩＴＯを用いることが好ましい。なお、ＩＴＯは、結晶化ＩＴＯ又はアモルファスＩＴＯ（ａ−ＩＴＯ）のいずれでもよいが、ａ−ＩＴＯを用いた場合は、パターニング後、結晶化温度１８０℃以上に加熱して結晶化させる必要がある。本実施の形態では、透明導電膜として膜厚８０ｎｍのａ−ＩＴＯを成膜する。
【００３６】
次に、図２（ｅ）に示すように、第５の写真製版工程にて透明導電膜をパターニングし、透過領域Ｔの透過画素電極９１を形成する。パターニング時のずれ等を考慮し、反射領域Ｓと透過領域Ｔとの境界部において、透過画素電極９１は、第２の絶縁膜７を介して反射画素電極６５と一部重なるように形成する。また、反射画素電極６５と透過画素電極９１との接続部にあたるコンタクトホール８１の側壁部は透明導電膜により被覆する構造とした。
【００３７】
次に、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置のカラーフィルタ基板３０の構造について説明する。図３は１絵素分（赤色画素、緑色画素、青色画素、３画素の集合体）のカラーフィルタ基板３０の平面図を示す。図３に示す各画素は、透過領域Ｔと反射領域Ｓとに分割され、透過領域Ｔと反射領域Ｓとで液晶層の厚みを変えるために、反射領域Ｓに透明樹脂層３１を配置している。透明樹脂層３１の配置は、色材３２の下に配置する場合と、色材３２の上に配置する場合とがあり、本実施の形態では、色材３２の上に配置する構成とした。そして、図３では、赤色画素には赤の色材３２Ｒが、緑色画素には緑の色材３２Ｇが、青色画素には青の色材３２Ｂがそれぞれ形成され、ゲート配線２２やソース配線６３等からの光漏れを防止するために設けられる遮光膜３４が設けられている。なお、これらの構成については、後述するカラーフィルタ基板３０の製造方法で詳細に説明する。
【００３８】
透明樹脂層３１を反射領域Ｓに設けることで、透過領域Ｔとの境界で段差が生じ、その近傍で液晶の配向状態の乱れが生じる。半透過型液晶表示装置の反射モードと透過モードとではコントラストが大きく異なり、透過モードのコントラストは１００以上が一般的であるのに対し、反射モードのコントラストは高くても５０程度である。これは、反射モードが外光を利用し表示させるため、液晶表示装置の表面反射が黒表示の輝度に加算されることで生じる原理上の差異である。ゆえに、液晶の配向状態が乱れる部分（段差部分）では、遮光膜（ブラックマトリクス）を設けて遮光するか、反射領域Ｓ内に配置するかのいずれかを選択する必要がある。本実施の形態では、反射領域Ｓの減少を懸念し、図３に示すように段差部分を反射領域Ｓ内に配置する設計とした。また、ＴＦＴアレイ基板１０とカラーフィルタ基板３０との重ね合わせバラツキ、透明樹脂層３１の形成位置精度とそのバラツキ、反射画素電極６５の形成精度とそのバラツキ等を考慮して、本実施の形態では、段差部分から透過領域Ｔまでの距離を８μｍと設定した。
【００３９】
反射領域Ｓの反射光は、入射時と出射時の２回カラーフィルタを通過することになるため、色相が濃くなり、輝度も色材の透過率の２乗で低下する。そこで、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置では、各画素の反射領域Ｓに色材を一部抜き取った色材の開口部３５を設けている。色材の開口部３５は、反射光が着色されることなく、高い透過率を有しているので、色材の開口部３５を設けた反射領域Ｓ全体の反射光は、色相が薄くなり、輝度も高くなる。なお、色材の開口部３５には、透明樹脂層３１が埋め込まれ、反射領域Ｓの透明樹脂層３１の表面が０．４μｍ以下の凹凸になるよう平坦化されている。
【００４０】
次に、図３では、カラーフィルタ基板３０上のゲート配線２２に対向する位置近傍に柱状スペーサ３３を配置している。なお、柱状スペーサ３３の配置は、ゲート配線２２に対向する位置近傍に限られず、遮光膜３４が配置されているソース配線６３に対向する位置近傍やＴＦＴ６４に対向する位置近傍であっても良い。図３では、ゲート配線２２及びソース配線６３に対向する位置を破線で示している。
【００４１】
柱状スペーサ３３の高さは、反射領域Ｓの液晶層の厚みにより最適に設定される。対向するＴＦＴアレイ基板１０上の材質や柱状スペーサ３３の下地膜の材質によりその設定値は異なり、デバイス毎に最適化する必要がある。但し、透過領域Ｔにおける液晶層の厚みは、応答速度の特性上の制限からさほど厚くすることができない。また、反射領域Ｓにおける液晶層の厚みは、厚くし過ぎると反射時の白表示が黄色味を帯びすぎる。さらに、前述したように反射領域Ｓにおける液晶層の厚みは、透過領域Ｔにおける液晶層の厚みの約１/２に設定する必要がある。以上のことから、反射領域Ｓにおける液晶層の厚みは、１〜３μｍ程度に設定する必要がある。本実施の形態では、反射領域Ｓにおける液晶層の厚みを２μｍとし、柱状スペーサ３３の高さを２．２μｍとしている。また、透過領域Ｔにおける液晶層の厚みは３．８μｍと設定した。
【００４２】
本発明に係る半透過型液晶表示装置における色材３２は、ストライプパターンやドットパターンで配置する。隣り合う色材３２の配置には、隣り合う色材３２同士が重なり合う配置や、ある程度の間隔をあける配置がある。色材３２の膜厚は、所望の色特性によっても変わるが０．５〜３．５μｍ程度に設定する。本実施の形態では、色再現範囲（Gamut）を５０％とするため色材３２の膜厚を１．２μｍとしている。また、反射領域Ｓにおいて、液晶層の厚みの違いにより生じる色の変化をなくすため、赤、青、緑、それぞれ同一の厚さに調整した。さらに、隣接の色材３２を重ねる配置にすると、同じ膜厚設定では対向するＴＦＴアレイ基板１０とショートすることも懸念されるため、本実施の形態では、色材３２の形状はストライプ形状とし、隣り合う色材３２の間隔は色材３２の位置精度と形状バラツキを考慮して５μｍ離す配置とした。
【００４３】
次に、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置のカラーフィルタ基板３０の製造方法について、図４（ａ）〜図４（ｆ）を用いて述べる。
【００４４】
まず、ガラス基板等の透明絶縁性基板２を洗浄して表面を浄化する。基板洗浄後、図４（ａ）に示すように、透明絶縁性基板２上にスパッタリング法やスピンコート法等により遮光特性を有する膜３７を成膜する。そして、図４（ｂ）に示すように、遮光特性を有する膜３７をパターニングして遮光膜３４を形成する。具体的には、遮光特性を有する膜３７に感光性レジストを塗布し、写真製版法により露光、現像を用い遮光膜３４のパターンを形成する。なお、遮光特性を有する膜３７には、透明絶縁性基板２の外側からの見た目を黒くする、酸化Ｃｒ膜や酸化Ｎｉ膜の多層構造を用いる場合等がある。本実施の形態では、酸化Ｃｒの多層膜を用い、その膜厚を１５０ｎｍとしている。
【００４５】
次に、図４（ｃ）に示すように、遮光膜３４を形成した透明絶縁性基板２上に色材３２の塗布を行う。なお、色の塗布順番は任意で良い。本実施の形態では、図示しないが赤色の色材３２Ｒ、緑色の色材３２Ｇ、青色の色材３２Ｂの順で塗布する。同一の塗布工程を各色の色材３２で繰り返すため、ここでは赤色の色材３２Ｒの塗布について詳細に述べる。まず、赤色の色材３２Ｒをスピンコート法等により基板全面に塗布する。そして、上述のように色材３２Ｒの膜厚が１．２μｍとなるように制御する。続いて、写真製版法により露光、現像を行って、所定のパターンの色材３２Ｒを形成する。さらに、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置では、上述の写真製版法のパターニングの際に、反射領域Sの色材３２の一部に色材の開口部３５を形成する。
【００４６】
次に、図４（ｄ）に示すように、反射領域Ｓと透過領域Ｔとの液晶層の厚みを調整するための透明樹脂層３１を反射領域Ｓのみに形成する。透明樹脂層３１は、スピンコート法等により所望の膜厚を透明絶縁性基板２上に塗布し露光、現像を行うことで形成される。透明樹脂層３１の膜厚は、透過領域Ｔと反射領域Ｓの液晶層の厚みの差が２．０μｍとなるように設定する。なお、透明樹脂層３１を成膜時に、色材の開口部３５は透明樹脂層３１で埋められる。
【００４７】
次に、図４（ｅ）に示すように、色材３２や透明樹脂層３１等の上に透明電極３８を形成する。具体的には、色材３２や透明樹脂層３１等の上に、マスクスパッタ法や蒸着法を用いて、ＩＴＯ膜である透明電極３８を成膜する。本実施の形態では、マスクスパッタ法により形成し、その膜厚を１４５０オングストローム（０．１４５μｍ）としている。
【００４８】
最後に、図４（ｆ）に示すように、透明電極３８を介して透明樹脂層３１上に柱状スペーサ３３が形成される。一般的に、スリット＆スピン法等を用いて透明樹脂の膜を塗布後、写真製版法により柱状スペーサ３３のパターンを形成する。柱状スペーサ３３は、塗布膜の均一性、硬さが必要となるので、本実施の形態では、ＪＳＲ社製のＮＮ７８０を使用し、膜厚を２．２μｍに設定している。
【００４９】
以下、特に図示しないが、上述のようにして形成されたＴＦＴアレイ基板１０及びカラーフィルタ基板３０は、その後のセル化工程において配向膜が塗布され、一定の方向にラビング処理が施される。そして、両基板を貼り合わせるためにシール材が片側の基板に塗布される。シール材の塗布と同時に、両基板を電気的に接続するためのトランスファ電極も配置される。ＴＦＴアレイ基板１０及びカラーフィルタ基板３０は、互いの配向膜が向き合うように重ね合わされ、位置合わせ後にシール材を硬化させて両基板を貼り合わせる。
【００５０】
ここで、シール材としては、熱硬化型エポキシ系樹脂や光硬化型アクリル系樹脂などが用いられる。本実施の形態においても、熱硬化型エポキシ系樹脂のシール材である日本化薬社製のＭＰ−３９００を使用している。また、トランスファ電極の材料としては、銀ぺーストやシール材中に混入する導電性粒子などがある。本実施の形態では、シール材に積水化学社製のＡｕコーティングしたミクロパール（登録商標）（径５．０μｍ）を使用した。ＴＦＴアレイ基板１０とカラーフィルタ基板３０とを貼り合わせ後、両基板間に液晶を注入する。上述のようにして形成された液晶パネルの両面に偏光板を貼り付けた後、背面にバックライトユニットに取り付ける等を行うことにより、半透過型液晶表示装置が完成する。
【００５１】
また、液晶パネルには、複数のゲート配線２２と複数のソース配線６３が形成されて、ゲート配線２２とソース配線６３とのそれぞれの交点にＴＦＴ６４が形成されている。ＴＦＴ６４は、ゲートがゲート電極２１を介してゲート配線２２に、ソースがソース電極６１を介してソース配線６３に、ドレインがドレイン電極６２を介して画素電極（反射画素電極６５と透過画素電極９１）にそれぞれ接続されている。また、液晶パネルは、ＴＦＴ６４と画素電極（反射画素電極６５と透過画素電極９１）とで構成する画素がマトリクス状に配列されている。なお、画素がマトリクス状に配列されているので、一本のゲート配線２２には赤色を表示する画素、緑色を表示する画素、青色を表示する画素が繰り返し接続される構成である。
【００５２】
この液晶パネルは、選択したゲート配線２２に接続されたＴＦＴ６４をＯＮ状態にし、ソース配線６１に供給される映像信号を画素電極に印加することで所望の映像を表示させている。画素電極に印加された電圧により液晶分子の配向が制御されるので、当該液晶層を通過する光の透過率を制御することができる。ソース配線６３は、一方がＴＦＴ６４、他方が表示領域外のソース端子部と接続されている。ソース端子部には、異方性導電シート等を介してテープキャリアパッケージの端子と接続され、テープキャリアパッケージ上に搭載されたソースドライバと接続される。
【００５３】
また、ゲート配線２２は、一方がＴＦＴ６４、他方が表示領域外のゲート端子部と接続されている。ゲート端子部には、異方性導電シート等を介してテープキャリアパッケージの端子と接続され、テープキャリアパッケージ上に搭載されたゲートドライバと接続される。
【００５４】
カラーフィルタ基板３０には、ＴＦＴアレイ基板１０上に設けられた画素電極との間で電界を生じさせる対向電極の透明電極３８と、液晶を配向させるための配向膜、色材３２、遮光膜４３等が形成される。色材３２を用いて形成するカラーフィルタは、画素に対応して設けられる。例えば、赤色の色材３２は、ＴＦＴアレイ基板１０上の赤色の映像信号が供給される画素に対応して設けられる。緑色及び青色の色材３２も同様に設けられる。また、赤色の映像信号が供給される画素はソース配線６３に沿って設けられているので、赤色の色材３２もソース配線６３に沿ってドット状あるいはストライプ状に形成する。緑色及び青色の色材３２も同様に形成する。
【００５５】
ＴＦＴアレイ基板１０とカラーフィルタ基板３０との間には液晶が挟持されている。そして、ＴＦＴアレイ基板１０のソース電極６１は、透過画素電極９１を構成するＩＴＯ及び反射画素電極６５を構成するＡｌ等の金属膜と接続されている。反射画素電極６５は、有機膜又は無機膜の上に形成されたり、無機膜の下に形成されたりし、画素電極の役割と反射部材の役割とを果たしている。この反射画素電極６５が形成されている領域が、反射領域Ｓとなる。一方、透過画素電極９１が形成されている領域が、透過領域Ｔとなる。また、ソース電極６１と接続された金属層と透明絶縁性基板１との間には、保持容量を形成するための保持容量配線２４等が形成されている。
【００５６】
透過領域Ｔでは、ＴＦＴアレイ基板１０の背面に設けたバックライトからの光が、カラーフィルタの色材３２を介して着色されて表示面から出射される。一方、反射領域Ｓでは、外光がカラーフィルタの色材３２を通過して液晶パネル内の入射され、反射画素電極６５で反射され、再びカラーフィルタの色材３２を通過して液晶パネル外に出射される。なお、本実施の形態では、反射領域Ｓの色材３２の一部に色材の開口部３５を設けている。この色材の開口部３５には透明樹脂層３１が埋め込まれるので、透明樹脂層３１の表面において色材の開口部３５の有無により生じる段差が０．４μｍ以下となる。透明樹脂層３１は、隣接する画素を覆うようにストライプ状に形成しても、画素毎ドット状に形成しても良い。
【００５７】
背景技術でも述べたように、色材の開口部３５を設けることにより、反射光の光学特性を制御することができる。つまり、反射領域Ｓの色材３２の面積と色材の開口部３５の面積との比によって、反射光の光学特性を制御することができる。そのため、色材の開口部３５の面積を精度良く形成することが重要となる。
【００５８】
従来の半透過型液晶表示装置では、図５に示すように１絵素のカラーフィルタが構成される。図５では、図の左側から赤色の色材３２Ｒ、緑色の色材３２Ｇ、青色の色材３２Ｂの順で色材３２が配置され、色材３２の周囲に遮光膜３４が形成されている。また、各色の色材３２は、それぞれ透過領域Ｔと反射領域Ｓとに分けられ、反射領域Ｓには、色材の開口部３５が設けられている。図５に示す色材の開口部３５は、全ての辺が色材３２と接する構成であった。色材３２は、一般的に有機のレジストと顔料等のインクとの混合材料で構成されており、色材３２を加工する場合、金属膜を写真製版法を用いて加工する場合に比べて寸法精度が劣る。そのため、全ての辺が色材３２と接する色材の開口部３５を形成する場合、各画素間で色材の開口部３５の面積にバラツキが生じる。
【００５９】
そこで、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置では、色材の開口部３５の三辺を遮光膜３４で構成している。つまり、本実施の形態では、図６に示すように三辺が遮光膜３４で、残り一辺が色材３２に囲まれる色材の開口部３５を反射領域Ｓに形成している。なお、色材の開口部３５の面積は、所望の反射率を達成できるように設定する。また、色材の開口部３５は、色材３２がストライプ状であれば、当該ストライプを分断するような形で形成することも、色材３２がドット状であれば、当該ドットの一部を切り欠くような形で形成することも可能である。
【００６０】
図６に示す色材の開口部３５の横方向の距離をＸ、縦方向の距離をＹとすると、色材の開口部３５の外周長に対する色材３２に接する辺の比は、Ｘ／（２Ｘ＋２Ｙ）＝１／２（１＋Ｙ／Ｘ）＜１／２（Ｙ／Ｘの値は必ず正の値）となる。つまり、色材の開口部３５の外周長に対する色材３２に接する辺の比は、５０％未満になる。言い換えると、本実施の形態に係る色材の開口部３５は、遮光膜３と接する辺の長さの合計が、色材３２と接する辺の長さの合計より長くなるように構成している。
【００６１】
図５に示した四辺が色材３２で囲まれている色材の開口部３５（横方向の距離をＡ、縦方向の距離をＢとする）の場合、当該面積は（Ａ±２倍の色材３２の寸法精度）×（Ｂ±２倍の色材３２の寸法精度）で決まる。一方、本実施の形態に係る色材の開口部３５の場合、当該面積は（Ｘ±２倍の遮光膜３４の寸法精度）×（Ｙ±色材３２の寸法精度±遮光膜３４の寸法精度）で決まる。ここで、色材３２の寸法精度は、一般的に金属膜を写真製版法を用いて加工した遮光膜３４の寸法精度に比べて精度が劣る。具体的には、色材３２の寸法精度は３μｍ程度であるが、金属膜であるクロムを遮光膜３４に用いた場合の遮光膜３４の寸法精度は０．５μｍ程度と高くなる。そのため、本実施の形態に係る色材の開口部３５の面積は、図５に示した色材の開口部３５の面積より精度良く仕上げることが可能となり、各画素間でのバラツキも小さくなる。
【００６２】
具体的に、色材の開口部３５の所望の面積を１６００μｍ2とする場合、図５に示す色材の開口部３５は、横方向の距離をＡ＝４０μｍ、縦方向の距離をＢ＝４０μｍとし、本実施の形態に係る色材の開口部３５は、横方向の距離をＸ＝８０μｍ、縦方向の距離をＹ＝２０μｍとする。なお、本実施の形態に係る色材の開口部３５では、色材の開口部３５の外周長に対する色材３２と接する辺の比が４０％となっている。
【００６３】
上述の場合に、色材３２の寸法精度を３μｍとすると、図５に示す色材の開口部３５の面積は、（４０−６）×（４０−６）＝１１５６μｍ2から（４０＋６）×（４０＋６）＝２１１６μｍ2までの範囲でばらつくことになる。一方、クロムを用いた遮光膜３４の寸法精度を０．５μｍとすると、本実施の形態に係る色材の開口部３５の面積は、（８０−１）×（２０−０．５−３）＝１３０３．５μｍ2から（８０＋１）×（２０＋０．５＋３）＝１９０３．５μｍ2までの範囲でばらつくことになる。
【００６４】
つまり、所望の面積に対し約＋３２．３％から約−２７．８％までのバラツキが生じる図５に示す色材の開口部３５を、本実施の形態に係る色材の開口部３５に変更することで、所望の面積に対し約＋１９．０％から約−１８．５％までのバラツキに改善することができる。図７に、図５に示す色材の開口部３５の面積バラツキと、図６に示す本実施の形態に係る色材の開口部３５の面積バラツキとを図示する。
【００６５】
以上のように、本実施の形態に係る液晶表示装置では、反射領域Ｓの色材３２に設けられ、遮光膜３４と接する辺の長さの合計が、色材３２と接する辺の長さの合計より長い、色材の開口部３５を備えるので、色材の開口部３５の面積バラツキを改善することができ、反射光の光学特性にバラツキを低減することができる。
【００６６】
なお、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置では、金属膜であるクロムを用いる遮光膜３４として説明したが、本発明はこれに限られず、色材３２よりも寸法精度の良い遮光膜３４であればブラック樹脂等であっても良い。
【００６７】
（実施の形態２）
本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置は、カラーフィルタ基板３０に形成された色材の開口部３５以外、実施の形態１で示した構成と同じであるため、以下では色材の開口部３５について説明するが、他の部分については説明を省略する。
【００６８】
図８に、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置の反射優先の１絵素のカラーフィルタ構成を示す。図８では、図の左側から赤色の色材３２Ｒ、緑色の色材３２Ｇ、青色の色材３２Ｂの順で色材３２が配置され、色材３２の周囲に遮光膜３４が形成されている。また、各色の色材３２は、それぞれ透過領域Ｔと反射領域Ｓとに分けられ、反射領域Ｓには、色材の開口部３５が設けられている。
【００６９】
図８に示すように、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置でも、色材の開口部３５の三辺が遮光膜３４で構成されている。つまり、本実施の形態でも、三辺が遮光膜３４で、残り一辺が色材３２に囲まれる色材の開口部３５を反射領域Ｓに形成している。なお、色材の開口部３５の面積は、所望の反射率を達成できるように設定する。また、色材の開口部３５は、色材３２がストライプ状であれば、当該ストライプを分断するような形で形成することも、色材３２がドット状であれば、当該ドットの一部を切り欠くような形で形成することも可能である。
【００７０】
図８では、１絵素の横方向の距離をａ、縦方向の距離をａとし、色材の開口部３５の横方向の距離をＸ／３、縦方向の距離をＸ（Ｘ＜ａ）としている。この場合、図８に示す色材の開口部３５の外周長に対する色材３２と接する辺の比は、（Ｘ／３）／（２Ｘ＋２Ｘ／３）＝１／８となる。つまり、色材の開口部３５の外周長に対する色材３２と接する辺の比は、１２．５％になる。言い換えると、本実施の形態に係る色材の開口部３５は、遮光膜３と接する辺の長さの合計が、色材３２と接する辺の長さの合計より８倍になっている。
【００７１】
図５に示した四辺が色材３２で囲まれている色材の開口部３５（横方向の距離をＡ、縦方向の距離をＢとする）の場合、当該面積は（Ａ±２倍の色材３２の寸法精度）×（Ｂ±２倍の色材３２の寸法精度）で決まる。一方、本実施の形態に係る色材の開口部３５の場合、当該面積は（（Ｘ／３）±２倍の遮光膜３４の寸法精度）×（Ｘ±色材３２の寸法精度±遮光膜３４の寸法精度）で決まる。ここで、色材３２の寸法精度は、一般的に金属膜を写真製版法を用いて加工した遮光膜３４の寸法精度に比べて精度が劣る。そのため、本実施の形態に係る色材の開口部３５の面積は、図５に示した色材の開口部３５の面積より精度良く仕上げることが可能となる。
【００７２】
具体的に、色材の開口部３５の所望の面積を１９２００μｍ2とする場合、図５に示す色材の開口部３５は、横方向の距離をＡ＝７５μｍ、縦方向の距離をＢ＝２５６μｍとし、本実施の形態に係る色材の開口部３５は、横方向の距離をＸ／３＝８０μｍ、縦方向の距離をＸ＝２４０μｍとする。なお、本実施の形態に係る色材の開口部３５では、色材の開口部３５の外周長に対する色材３２と接する辺の比が１２．５％となっている。
【００７３】
上述の場合に、色材３２の寸法精度を３μｍとすると、図５に示す色材の開口部３５の面積は、（７５−６）×（２５６−６）＝１７２５０μｍ2から（７５＋６）×（２５６＋６）＝２１２２２μｍ2までの範囲でばらつくことになる。一方、クロムを用いた遮光膜３４の寸法精度を０．５μｍとすると、本実施の形態に係る色材の開口部３５の面積は、（８０−１）×（２４０−０．５−３）＝１８６８５μｍ2から（８０＋１）×（２４０＋０．５＋３）＝１９７２２μｍ2までの範囲でばらつくことになる。
【００７４】
つまり、所望の面積に対し約＋１０．５％から約−１０．２％までのバラツキが生じる図５に示す色材の開口部３５を、本実施の形態に係る色材の開口部３５に変更することで、所望の面積に対し約＋２．７％から約−３．３％までのバラツキに改善することができる。図９に、図５に示す色材の開口部３５の面積バラツキと、図６に示す本実施の形態に係る色材の開口部３５の面積バラツキとを図示する。
【００７５】
以上のように、本実施の形態に係る液晶表示装置では、色材の開口部３５における色材３２と接する辺の長さの合計が、色材の開口部３５の外周長の１２．５％であるので、色材の開口部３５の面積バラツキを改善することができ、反射光の光学特性にバラツキを低減することができる。
【００７６】
（実施の形態３）
本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置は、カラーフィルタ基板３０に形成された色材の開口部３５以外、実施の形態１で示した構成と同じであるため、以下では色材の開口部３５について説明するが、他の部分については説明を省略する。
【００７７】
図１０に、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置の１絵素のカラーフィルタ構成を示す。図１０では、図の左側から赤色の色材３２Ｒ、緑色の色材３２Ｇ、青色の色材３２Ｂの順で色材３２が配置され、色材３２の周囲に遮光膜３４が形成されている。また、各色の色材３２は、それぞれ透過領域Ｔと反射領域Ｓとに分けられ、反射領域Ｓには、色材の開口部３５が設けられている。
【００７８】
なお、色材の開口部３５の面積は、四辺を色材３２と接する開口部では作成できない２０μｍ□（４００μｍ2）以下に設定する。
【００７９】
図１０では、色材の開口部３５の横方向の距離をＸ／３、縦方向の距離をＹ（Ｙが（Ｘ／３）に対して非常に短い場合）としている。この場合、図１０に示す色材の開口部３５の外周長に対する色材３２と接する辺の比は、（Ｘ／３）＝１／２（（３Ｙ／Ｘ）＋１）となる。Ｙ＜＜Ｘ／３より３Ｙ／Ｘ＜＜１となり、１／２（（３Ｙ／Ｘ）＋１）は１／２に近似される。
【００８０】
具体的に、色材の開口部３５の所望の面積を４００μｍ2とする場合、図５に示す色材の開口部３５は、横方向の距離をＡ＝２０μｍ、縦方向の距離をＢ＝２０μｍとし、本実施の形態に係る色材の開口部３５は、横方向の距離をＸ／３＝８０μｍ、縦方向の距離をＹ＝５μｍとする。なお、本実施の形態に係る色材の開口部３５では、色材の開口部３５の外周長に対する色材３２と接する辺の比が４７．１％となり、５０％近くになる。
【００８１】
上述の場合に、微小な開口部の色材３２の寸法精度は実施の形態１や実施の形態２よりも悪くなり、４μｍ〜５μｍとなる。ここでの仕上がり寸法精度を４．５μｍとすると、図５に示す色材の開口部３５の面積は、（２０−２×４．５）×（２０−２×４．５）＝１２１μｍ2から（４０＋２×４．５）×（２０＋２×４．５）＝８４１μｍ2までの範囲でばらつくことになる。一方、クロムを用いた遮光膜３４の寸法精度を０．５μｍ、図１０中の色材３２の寸法精度は実施の形態１や実施の形態２と同等の３μｍとすると、本実施の形態に係る色材の開口部３５の面積は、（８０−２×０．５）×（５−０．５−３）＝１１８．５μｍ2から（８０＋２×０．５）×（５＋０．５＋３）＝６８８．５μｍ2までの範囲でばらつくことになる。
【００８２】
つまり、所望の面積に対し約＋１１０％から約−６９．８％までのバラツキが生じる図５に示す色材の開口部３５を、本実施の形態に係る色材の開口部３５に変更することで、所望の面積に対し約＋７２．１％から約−７０．４％までのバラツキに改善することができる。図１１に、図５に示す色材の開口部３５の面積バラツキと、本実施の形態に係る色材の開口部３５の面積バラツキとを図示する。
【００８３】
以上のように、本実施の形態に係る液晶表示装置では、色材の開口部３５における色材３２と接する辺の長さの合計が、色材の開口部３５の外周長の５０％以下であるので、色材の開口部３５の面積バラツキを改善することができ、反射光の光学特性にバラツキを低減することができる。なお、実施の形態２及び実施の形態３の結果から、色材の開口部３５における色材３２と接する辺の長さの合計が、色材の開口部３５の外周長の１２．５％以上で、且つ５０％以下であることが、より最適な色材の開口部３５の構成であることが分かる。
【００８４】
（実施の形態４）
本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置は、カラーフィルタ基板３０に形成された色材の開口部３５以外、実施の形態１で示した構成と同じであるため、以下では色材の開口部３５について説明するが、他の部分については説明を省略する。
【００８５】
図１２に、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置の１絵素のカラーフィルタ構成を示す。図１２では、図の左側から赤色の色材３２Ｒ、緑色の色材３２Ｇ、青色の色材３２Ｂの順で色材３２が配置され、色材３２の周囲に遮光膜３４が形成されている。また、各色の色材３２は、それぞれ透過領域Ｔと反射領域Ｓとに分けられ、反射領域Ｓには、色材の開口部３５が設けられている。
【００８６】
図１２に示すように、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置では、色材の開口部３５の二辺が遮光膜３４で構成されている。つまり、本実施の形態では、二辺が遮光膜３４で、残り二辺が色材３２に囲まれる色材の開口部３５を反射領域Ｓに形成している。なお、色材の開口部３５の面積は、所望の反射率を達成できるように設定する。また、色材の開口部３５は、色材３２がストライプ状であれば、当該ストライプを切り欠く形で形成することも、色材３２がドット状であれば、当該ドットの一部を切り欠くような形で形成することも可能である。
【００８７】
図１２では、１画素の横方向の距離をａ／３とし、色材の開口部３５の横方向の距離をｘ（ｘ＜（ａ／３））、縦方向の距離をｙ（ｙ＜ａ）としている。この場合、図１２に示す色材の開口部３５の外周長に対する色材３２と接する辺の比は、（ｘ＋ｙ）／（２ｘ＋２ｙ）＝１／２となる。つまり、色材の開口部３５の外周長に対する色材３２と接する辺の比は、５０％になる。言い換えると、本実施の形態に係る色材の開口部３５は、遮光膜３と接する辺の長さの合計が、色材３２と接する辺の長さの合計と等しくなっている。
【００８８】
図５に示した四辺が色材３２で囲まれている色材の開口部３５（横方向の距離をＡ、縦方向の距離をＢとする）の場合、当該面積は（Ａ±２倍の色材３２の寸法精度）×（Ｂ±２倍の色材３２の寸法精度）で決まる。一方、本実施の形態に係る色材の開口部３５の場合、当該面積は（ｘ±色材３２の寸法精度±遮光膜３４の寸法精度）×（ｙ±色材３２の寸法精度±遮光膜３４の寸法精度）で決まる。ここで、色材３２の寸法精度は、一般的に金属膜を写真製版法を用いて加工した遮光膜３４の寸法精度に比べて精度が劣る。そのため、本実施の形態に係る色材の開口部３５の面積は、図５に示した色材の開口部３５の面積より精度良く仕上げることが可能となる。
【００８９】
具体的に、色材の開口部３５の所望の面積を１６００μｍ2とする場合、図５に示す色材の開口部３５は、横方向の距離をＡ＝４０μｍ、縦方向の距離をＢ＝４０μｍとし、本実施の形態に係る色材の開口部３５は、横方向の距離をｘ＝４０μｍ、縦方向の距離をｙ＝４０μｍとする。なお、本実施の形態に係る色材の開口部３５では、色材の開口部３５の外周長に対する色材３２と接する辺の比が５０％となっている。
【００９０】
上述の場合に、色材３２の寸法精度を３μｍとすると、図５に示す色材の開口部３５の面積は、（４０−６）×（４０−６）＝１１５６μｍ2から（４０＋６）×（４０＋６）＝２１１６μｍ2までの範囲でばらつくことになる。一方、クロムを用いた遮光膜３４の寸法精度を０．５μｍとすると、本実施の形態に係る色材の開口部３５の面積は、（４０−０．５−３）×（４０−０．５−３）＝１３３２．３μｍ2から（４０＋０．５＋３）×（４０＋０．５＋３）＝１８９２．３μｍ2までの範囲でばらつくことになる。
【００９１】
つまり、所望の面積に対し約＋３２．３％から約−２７．８％までのバラツキが生じる図５に示す色材の開口部３５を、本実施の形態に係る色材の開口部３５に変更することで、所望の面積に対し約＋１８．３％から約−１６．７％までのバラツキに改善することができる。図１３に、図５に示す色材の開口部３５の面積バラツキと、本実施の形態に係る色材の開口部３５の面積バラツキとを図示する。
【００９２】
以上のように、本実施の形態に係る液晶表示装置では、少なくとも二辺が色材３２よりも仕上がり寸法精度の高い遮光膜３４上に構成される色材の開口部３５を有するので、色材の開口部３５の面積バラツキを改善することができ、反射光の光学特性にバラツキを低減することができる。
【００９３】
（実施の形態５）
本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置は、カラーフィルタ基板３０に形成された色材の開口部３５以外、実施の形態１で示した構成と同じであるため、以下では色材の開口部３５について説明するが、他の部分については説明を省略する。
【００９４】
図１４（ａ）に、透過型液晶表示装置のカラーフィルタ１画素の平面図を示す。図１４（ａ）では、色材３２が透過領域Ｔと反射領域Ｓとに分けられ、反射領域Ｓに、色材の開口部３５が設けられている。この色材の開口部３５を含むＡ−Ａ’面の断面図を図１４（ｂ）に示す。
【００９５】
図１４（ｂ）に示すカラーフィルタ基板３０には、透明絶縁性基板２に遮光膜３４と色材３２が形成され、反射領域Ｓの色材３２の一部に色材の開口部３５が設けられている。さらに、図１４（ｂ）に示すカラーフィルタ基板３０には、色材の開口部３５を埋めつつ、反射領域Ｓの色材３２を覆うように透明樹脂層３１が形成されている。なお、透明樹脂層３１及び色材３２には、対向電極となる透明電極３８が積層されている。なお、図１４（ｂ）では、液晶層の厚みを示すために、ＴＦＴアレイ基板１０側の反射画素電極６５及び透過画素電極９１が図示されており、反射領域Ｓの液晶層の厚みをＤ１とし、色材の開口部３５での液晶層の厚みをＤ２としている。
【００９６】
反射領域Ｓの液晶層の厚みＤ１と、色材の開口部３５での液晶層の厚みＤ２との差を段差ΔＤとし、この段差ΔＤと色材の開口部３５の面積との関係を図１５に示す。図１５では、色材３２の膜厚を１．２μｍ〜１．３μｍとした場合であり、色材の開口部３５の面積が約３０μｍ□（３０μｍ×３０μｍ＝９００μｍ2）を上回ると段差ΔＤが０より大きくなることが示されている。つまり、色材の開口部３５の面積が約３０μｍ□より大きいと、色材の開口部３５上の透明樹脂層３１が平坦でなくなることを示している。
【００９７】
このように、反射領域Ｓ内における液晶層の厚みの変化は、透過率に影響を与える。液晶の透過率は、図１６に示すよう液晶層の厚みにより変化する。例えば、図１６に示すように、液晶層の厚み１．５μｍのとき透過率２１％程度、液晶層の厚み２．５μｍのとき透過率３０％程度となる。従って、色材の開口部３５の面積が約３０μｍ□を上回ると、反射領域Ｓ内で液晶層の厚みがばらつくので反射領域Ｓ内で透過率が変化し、反射領域Ｓ内の反射率がばらつくことになる。
【００９８】
そこで、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置では、面積が３０μｍ□以下となるように色材の開口部３５を設けている。但し、色材の開口部３５の面積は、設計上決まる値であるため、３０μｍ□以上になる場合もある。その場合、３０μｍ□以下の色材の開口部３５を複数もうけて、所望の開口面積を得ることができるように調整している。
【００９９】
図１７（ａ）に、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置のカラーフィルタ１画素の平面図を示す。図１７（ａ）では、３０μｍ□以下の色材の開口部３５を９つ設けて、所望の面積の開口を形成している。この色材の開口部３５を含むＡ−Ａ’面の断面図を図１７（ｂ）に示す。
【０１００】
図１７（ｂ）では、色材の開口部３５の面積が小さいため、透明樹脂層３１で埋めた色材の開口部３５上の透明樹脂層３１の表面が平坦になっている様子が示されている。つまり、図１７（ｂ）の場合、反射領域Ｓの液晶層の厚みＤ１と、色材の開口部３５の液晶層の厚みＤ２との差が小さく、段差ΔＤも０．１μｍ以下となる。そのため、反射領域Ｓ内で透過率が均一となり、反射領域Ｓ内の反射率のバラツキを抑えることができる。
【０１０１】
なお、色材の開口部３５の面積を３０μｍ□以下とするのは、色材３２の膜厚が１．２μｍ〜１．３μｍの場合であり、他の膜厚の場合は、色材の開口部３５を透明樹脂層３１で埋めた際に所定の段差ΔＤ以下になるように、色材の開口部３５の面積を所定の面積以下に制限する。
【０１０２】
以上のように、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置では、色材の開口部３５の面積を所定の面積を３０μｍ□以下に制限することで、反射領域Ｓ内の反射率のバラツキを改善することができる。なお、実施の形態１乃至実施の形態４に記載の半透過型液晶表示装置に、本実施の形態を組み合わせることで、反射光の光学特性にバラツキをより低減することができる。
【０１０３】
（実施の形態６）
本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置は、カラーフィルタ基板３０に形成された色材の開口部３５以外、実施の形態１で示した構成と同じであるため、以下では色材の開口部３５について説明するが、他の部分については説明を省略する。
【０１０４】
図１８は、実施の形態１乃至実施の形態４に係るカラーフィルタ１画素の断面図である。図１８に示すカラーフィルタ基板３０には、透明絶縁性基板２に遮光膜３４と色材３２が形成され、反射領域Ｓの色材３２の一部に色材の開口部３５が設けられている。さらに、図１８に示すカラーフィルタ基板３０には、色材の開口部３５を埋めつつ、反射領域Ｓの色材３２を覆うように透明樹脂層３１が形成されている。なお、透明樹脂層３１及び色材３２には、対向電極となる透明電極３８が積層されている。なお、図１８では、液晶層の厚みを示すために、ＴＦＴアレイ基板１０側の反射画素電極６５及び透過画素電極９１が図示されており、反射領域Ｓの液晶層の厚みをＤ１とし、色材の開口部３５での液晶層の厚みをＤ２としている。反射領域Ｓの液晶層の厚みＤ１と、色材の開口部３５での液晶層の厚みＤ２との差を段差ΔＤとする。
【０１０５】
本実施の形態では、透明電極３８を積層する前の透明樹脂層３１に対して、化学的又は物理的研磨を行うことで、段差ΔＤを除去している。そのため、本実施の形態では、反射領域Ｓの液晶層の厚みＤ１と、色材の開口部３５の液晶層の厚みＤ２は等しくなる。従って、本実施の形態では、反射領域Ｓ内で透過率が均一となり、反射率のバラツキを抑えることができる。
【０１０６】
以上のように、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置では、透明樹脂層３１に対して、化学的又は物理的研磨を行うので、反射領域Ｓ内の反射率のバラツキを改善でき、反射光の光学特性にバラツキをより低減することができる。
【０１０７】
なお、実施の形態５に記載した色材の開口部３５の面積を制限した半透過型液晶表示装置に、本実施の形態で述べた透明樹脂層３１の化学的又は物理的研磨を組み合わせることで、透明樹脂層３１にあった０．１μｍ程度の段差も除去することが可能となり、反射領域Ｓ内の反射率のバラツキをより改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半透過型液晶表示装置のＴＦＴアレイ基板の平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る半透過型液晶表示装置のＴＦＴアレイ基板の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る半透過型液晶表示装置のカラーフィルタ基板の平面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る半透過型液晶表示装置のカラーフィルタ基板の断面図である。
【図５】半透過型液晶表示装置の１絵素のカラーフィルタの平面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る１画素のカラーフィルタの平面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る色材の開口部の面積バラツキを説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る１絵素のカラーフィルタの平面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る色材の開口部の面積バラツキを説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る１絵素のカラーフィルタの平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る色材の開口部の面積バラツキを説明する図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係る１絵素のカラーフィルタの平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る色材の開口部の面積バラツキを説明する図である。
【図１４】半透過型液晶表示装置の色材の開口部を説明するための図である。
【図１５】色材の開口部の面積と透明樹脂層の段差との関係を説明する図である。
【図１６】液晶層の厚みと液晶の透過率との関係を説明するための図である。
【図１７】本発明の実施の形態５に係る半透過型液晶表示装置の色材の開口部を説明するための図である。
【図１８】本発明の実施の形態６に係る半透過型液晶表示装置の色材の開口部を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１，２  透明絶縁性基板、３  第１の絶縁膜、４  半導体能動膜、５  オーミックコンタクト膜、７  第２の絶縁膜、１０  ＴＦＴアレイ基板、２１  ゲート電極、２２  ゲート配線、２３  第１の補助容量電極、２４  補助容量配線、２５  第２の補助容量電極、３０  カラーフィルタ基板、３１  透明樹脂層、３２  色材、３３  柱状スペーサ、３４  遮光膜、３５  色材の開口部、３７  遮光特性を有する膜、３８  透明電極、６１  ソース電極、６２  ドレイン電極、６３  ソース配線、６４  ＴＦＴ、６５  反射画素電極、８１  コンタクトホール、９１  透過画素電極、９５  コントラスト低下防止電極。
【図１】
2007003778.tif 000003
【図２】
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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年10月4日(2006.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過領域を形成する透過画素電極と、反射領域を形成する反射画素電極とを有する第１基板と、
色材を用いて形成されるカラーフィルタと、前記カラーフィルタの周囲に設けられた遮光膜とを有する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板とに挟持された液晶とを備える半透過型液晶表示装置であって、
前記第２基板は、
前記反射領域の前記色材に設けられ、少なくとも二辺が前記遮光膜上に構成される開口部と、
前記開口部を埋めつつ、前記透過領域と前記反射領域とで前記液晶層の厚みが変わるように前記色材を覆うように成膜される樹脂膜とをさらに備えることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項２】
透過領域を形成する透過画素電極と、反射領域を形成する反射画素電極とを有する第１基板と、
色材を用いて形成されるカラーフィルタと、前記カラーフィルタの周囲に設けられた遮光膜とを有する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板とに挟持された液晶とを備える半透過型液晶表示装置であって、
前記第２基板は、
前記反射領域の前記色材に設けられ、前記遮光膜と接する辺の長さの合計が、前記色材と接する辺の長さの合計より長い開口部と、
前記開口部を埋めつつ、前記透過領域と前記反射領域とで前記液晶層の厚みが変わるように前記色材を覆うように成膜される樹脂膜とをさらに備えることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半透過型液晶表示装置であって、
前記開口部における前記色材と接する辺の長さの合計は、前記開口部の外周長の１２．５％以上で、且つ５０％以下であることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の半透過型液晶表示装置であって、
前記色材の膜厚が１．２μｍから１．３μｍの場合に、前記開口部の面積を３０μｍ□（３０μｍ×３０μｍ＝９００μｍ2）以下に制限することを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の半透過型液晶表示装置を製造する製造方法であって、
前記樹脂膜に対して化学的又は物理的研磨を行うことを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
透過領域を形成する透過画素電極と、反射領域を形成する反射画素電極とを有する第１基板と、
色材を用いて形成されるカラーフィルタと、前記カラーフィルタの周囲に設けられた遮光膜とを有する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板とに挟持された液晶とを備える半透過型液晶表示装置であって、
前記第２基板は、
前記反射領域の前記色材に設けられる開口部と、
前記開口部を埋めつつ、前記透過領域と前記反射領域とで前記液晶層の厚みが変わるように前記色材を覆うように成膜される樹脂膜とをさらに備え、
前記色材の膜厚が１．２μｍから１．３μｍの場合に、前記開口部の面積を３０μｍ□（３０μｍ×３０μｍ＝９００μｍ2）以下に制限することを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項７】
前記樹脂膜は、突状であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載された半透過型液晶表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明に係る解決手段は、透過領域を形成する透過画素電極と、反射領域を形成する反射画素電極とを有する第１基板と、色材を用いて形成されるカラーフィルタと、カラーフィルタの周囲に設けられた遮光膜とを有する第２基板と、第１基板と第２基板とに挟持された液晶とを備える半透過型液晶表示装置であって、第２基板は、反射領域の色材に設けられ、少なくとも二辺が遮光膜上に構成される開口部と、開口部を埋めつつ、透過領域と反射領域とで液晶層の厚みが変わるように色材を覆うように成膜される樹脂膜とをさらに備える。