(57)【要約】【課題】オーバーコート層及び光路差調整層を形成する２工程を１工程とし、半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを廉価に工期を短縮して製造するカラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ、用いるフォトマスク、液晶表示装置を提供する。【解決手段】光路差調整層２８に対応したパターンは透明部５１で、オーバーコート層２７に対応したパターンはハーフトーン部５２であるフォトマスクＰＭ２。ブラックマトリックス１２を形成する工程、着色画素１３を形成する工程、請求項１記載のフォトマスクを用い、光路差調整層とオーバーコート層を一体的に同時に形成する工程を具備する。着色画素１３Ｔｒと着色画素１３Ｒｅで構成され、着色画素１３Ｒｅにはスルーホール部１６がある。【選択図】図９
2009294434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一画素の領域が透過表示領域と反射表示領域で構成される半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造に用いるフォトマスクであって、光路差調整層の形成に対応したパターンは透明部であり、オーバーコート層の形成に対応したパターンはハーフトーン部であることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
ガラス基板上に少なくともブラックマトリックス、着色画素、オーバーコート層、光路差調整層が設けられた半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、
１）前記ガラス基板上にブラックマトリックスを形成する工程、
２）該ブラックマトリックスの端部上に、着色画素の周縁部を重ねて着色画素を形成する工程、
３）請求項１に記載のフォトマスクを用い、反射表示領域には光路差調整層を、透過表示領域にはオーバーコート層を一体的に同時に形成する工程、
を具備することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記着色画素が、透過表示の着色画素と反射表示の着色画素で構成され、反射表示の着色画素にはスルーホール部（開口部）が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
前記着色画素が、透過表示の着色画素と反射表示の着色画素で構成され、反射表示の着色画素の膜厚は、透過表示の着色画素の膜厚より薄いことを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載のカラーフィルタの製造方法を用いて製造したことを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項６】
請求項５記載のカラーフィルタを具備することを特徴とする液晶表示装置。
【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用カラーフィルタに関するものであり、特に、オーバーコート層を形成する工程、及び光路差調整層を形成する工程の２工程を１工程とし、廉価に、且つ工期を短縮して製造するカラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ、及び液晶表示装置、並びに用いるフォトマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法としては、先ず、ガラス基板上にブラックマトリックスを形成し、次に、ブラックマトリックスが形成されたガラス基板上のブラックマトリックスのパターンに位置合わせして着色画素を形成し、更に透明導電膜、フォトスペーサー、配向制御用突起などを順次に位置合わせして形成するといった方法が広く用いられている。
【０００３】
ブラックマトリックスは遮光性を有し、カラーフィルタの着色画素の位置を定め、大きさを均一なものとし、また、表示装置に用いられた際に、好ましくない光を遮蔽し、表示装置の画像をムラのない均一な、且つコントラストを向上させた画像にする機能を有している。このブラックマトリックスの形成は、例えば、黒色感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィ法によって形成するといった方法がとられている。
【０００４】
また、着色画素は、例えば、赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有するものであり、このブラックマトリックスが形成されたガラス基板上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型のフォトレジストの塗布膜を設け、この塗布膜への露光、現像によって着色画素を形成するといった方法がとられている。
また、透明導電膜の形成は、着色画素が形成されたガラス基板上に、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を用いスパッタ法によって透明導電膜を形成するといった方法がとられている。
【０００５】
また、フォトスペーサー、及び配向制御用突起などの形成は、上記ブラックマトリックス、或いは着色画素の処理ラインと同様な処理ラインを用い、フォトリソグラフィ法によって形成するといった方法がとられている。
【０００６】
ブラックマトリックスは、クロムなどの金属薄膜を用いた際には膜厚１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度の薄膜で遮光のための充分な濃度が得られるが、樹脂を用いた際には、例えば、１．０μｍ〜１．５μｍ程度の厚さにして必要な濃度を得るようにしている。この樹脂を用いた際に、ブラックマトリックスの膜厚が、１．０μｍ〜１．５μｍ程度と厚くなると、図１に例示するように、ブラックマトリックス（１２）上にその周縁部を重ねて形成された着色画素（１３ａ）は、その周縁部がブラックマトリックス（１２）の端部上にて段差（盛り上がり）（Ｈ１）となる。
【０００７】
このブラックマトリックス（１２）の端部上に段差（Ｈ１）が形成されたカラーフィルタを液晶表示装置に用いると、液晶の転傾などにより表示不良或いは画素周辺部の光漏れなど表示品質に悪影響を及ぼすことになる。そこで、平坦化処理として、着色画素を形成した後に、例えば、ガラス基板上の段差を研磨する方法、或いは、オーバーコート層を設ける方法が広く採用されている。
【０００８】
特に、ＩＰＳ方式の液晶表示装置は、主として複屈折効果により表示を行うモードであ
るため、基板間のギャップが変化した場合、複屈折が最適値からズレるため着色が発生し表示品質を低下させる。つまり、基板間のギャップの面内バラツキが表示特性の面内ムラとして視認される。
従って、上記ブラックマトリックス（１２）の端部上の段差（Ｈ１）、或いは着色画素（１３ａ）上の異物などの影響を避けて、面内ムラのない表示を得るために、ＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの場合には平坦化処理として、オーバーコート層（１７）の形成が行われる。
【０００９】
半透過型液晶表示装置と称される液晶表示装置は、１基の液晶表示装置において透過型と反射型の両機能を兼ね備えた液晶表示装置である。この半透過型液晶表示装置は、屋外のような非常に明るい環境下でも、屋内のような暗い環境下でも用いることができるものであり、モバイル機器に用いられる。
【００１０】
図２は、半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を示したものであり、一画素に対応する部位を拡大して示す平面図である。また、図３は、図２に示すカラーフィルタを用いた半透過型液晶表示装置の一画素の部分の断面を示す説明図である。図２におけるＸ−Ｘ線の断面が、図３に示すカラーフィルタ（１０）の断面に相当する。
【００１１】
図２、及び図３に示すように、この半透過型液晶表示装置は、カラーフィルタ（１０）、液晶（３０）、ＴＦＴ素子（図示せず）などが形成されたアレイ基板（２０）で構成されている。アレイ基板上には透明電極（２１）及び反射電極（２２）で形成されている。透明電極（２１）及び反射電極（２２）はＴＦＴ素子のドレイン電極と接続されている。カラーフィルタ（１０）は、ガラス基板（１１）上にブラックマトリックス（１２）、着色画素（１３）、オーバーコート層（１７）、透明電極（１４）が形成されたものである。
【００１２】
一画素の領域（Ｐｘ）はブラックマトリックス（１２）を除くと、透過表示領域（Ｔｒ）と反射表示領域（Ｒｅ）とで構成されている。
透過表示領域（Ｔｒ）は、透過型液晶表示装置として機能する領域であり、反射表示領域（Ｒｅ）は、反射型液晶表示装置として機能する領域である。
【００１３】
着色画素（１３）は、透過表示の着色画素（１３Ｔｒ）と反射表示の着色画素（１３Ｒｅ）で構成されている。また、反射表示の着色画素（１３Ｒｅ）は、着色部（１５）とスルーホール（開口部）（１６）で構成されている。
一画素の領域（Ｐｘ）内の透過表示の着色画素（１３Ｔｒ）と、反射表示の着色画素（１３Ｒｅ）の着色部（１５）は、同一の着色画素形成材料を用いて設けられた同一厚さの着色層である。図３にては、説明上、左斜線と右斜線で表記してある。
【００１４】
また、図３中、反射電極（２２）と透明電極（２１）の境界の上方が、透過表示の着色画素（１３Ｔｒ）と反射表示の着色画素（１３Ｒｅ）との境界であり、鎖線で表記してある。
透過表示の着色画素（１３Ｔｒ）の全領域に厚さＤ１の均一な着色層が形成され、また、スルーホール（開口部）（１６）を有する反射表示の着色画素（１３Ｒｅ）の色濃度的な厚さは、その平均厚さ（Ｄ２）で表される。
【００１５】
また、反射表示の着色画素（１３Ｒｅ）のスルーホール（開口部）（１６）が、何も設けていない、着色層の欠落した状態であると、カラーフィルタの表面の平坦性は悪化したものとなる（段差２（Ｈ２））。これにより、液晶の配向が乱され、表示品質に悪影響を及ぼすことになる。従って、一般には、このスルーホール（開口部）（１６）には無色透明な樹脂を充填して、段差２（Ｈ２）を解消し平坦性を保たせている。
図３に示す例では、前記段差（Ｈ１）による悪影響を回避するために設けるオーバーコート層（１７）の形成時に樹脂を充填したものである。
【００１６】
図３に示す、厚さＤ１を有する均一な透過表示の着色画素（１３Ｔｒ）の分光透過率は、透過型液晶表示装置に好適な分光透過率を有する。透過表示領域（Ｔｒ）においては白太矢印（Ａ）で示すバックライトからの白色光が、アレイ基板（２０）、透明電極（２１）、液晶（３０）、透明導電膜（１４）、オーバーコート層（１７）を経て、透過表示の着色画素（１３Ｔｒ）を通過し色光となり白細矢印（ａ）で示すように、外部へ射出するようになっている。
従って、この半透過型液晶表示装置のバックライトを点灯し透過型液晶表示装置として使用した際には、透過型液晶表示装置として優れた明度、彩度を有する透過カラー表示をする。
【００１７】
また、この半透過型液晶表示装置のバックライトを消灯し、屋外のような明るい環境下で反射型液晶表示装置として使用した際には、反射表示領域（Ｒｅ）において、斜線太矢印（Ｂ）で示す周囲からの外光が、ガラス基板（１１）、平均厚さ（Ｄ２、Ｄ２＜Ｄ１）の、スルーホール（開口部）（１６）を有する反射表示の着色画素（１３Ｒｅ）を通過し色光となり反射電極（２２）にて反射され、斜線細矢印（ｂ）で示すように、再び外部へ射出するようになっている。
【００１８】
この際の反射光は、平均厚さ（Ｄ２）のスルーホール（開口部）（１６）を有する反射表示の着色画素（１３Ｒｅ）を２回にわたり通過しているので、透過型液晶表示装置に用いられる着色画素の分光透過率に近似した分光透過率を有するものとなる。
このようなカラーフィルタを用いることにより、透過型液晶表示装置としての優れた明度、彩度を有する透過カラー表示をし、また、反射型液晶表示装置として暗くならず、優れた明度、彩度を有する反射カラー表示をすることが可能となる。
【００１９】
上記のように、図３に示す半透過型液晶表示装置においては、透過表示に好適な分光透過率を有する透過表示の着色画素（１３Ｔｒ）と、反射表示に好適な分光透過率を有する反射表示の着色画素（１３Ｒｅ）を別々に形成することなく、反射カラー表示の明度、彩度を、透過カラー表示の明度、彩度に近似させている。
【００２０】
しかしながら、図２、及び図３に示すカラーフィルタを半透過型液晶表示装置に用いた際には、図４に示すように、透過表示領域（Ｔｒ）における、バックライトからの白色光（Ａ）が液晶（３０）層を通過する光路長（Ｔ１）と、反射表示領域（Ｒｅ）における、外光（Ｂ）が液晶（３０）層を通過する光路長（Ｔ１×２）が相違するために射出される光には位相差が生じ、透過カラー表示の明度、彩度と、反射カラー表示の明度、彩度は異なったものとなってしまう。
尚、図４は、図３の一部を表したものであるが、説明上、図３におけるカラーフィルタ（１０）とアレイ基板（２０）の上下位置関係を逆の関係に置き換えたものとしている。
【００２１】
図５は、上記のような光路長の差による影響を回避する技法を用いたカラーフィルタの一例を示す断面図である。図５に示すように、このカラーフィルタは、透過表示領域（Ｔｒ）における、バックライトからの白色光（Ａ）が液晶（３０）層を通過する光路長（Ｔ１）と、反射表示領域（Ｒｅ）における、外光（Ｂ）が液晶（３０）層を通過する光路長（Ｔ１×２）の相違をなくし、射出される光の位相を揃えるために、反射表示の着色画素（１３Ｒｅ）上に光路差調整層（１８）を設けたものである。
【００２２】
この光路差調整層（１８）を設けることにより、カラーフィルタ（１０）とアレイ基板（２０）の基板間の間隔を、透過表示領域：反射表示領域＝２：１としている。
すなわち、図５において、透過表示の着色画素（１３Ｔｒ）上の透明電極（１４）上面から、アレイ基板（２０）の透明電極（２１）までの間隔（Ｔ１）と、光路差調整層（１８）上の透明電極（１４）上面から、アレイ基板（２０）の反射電極（２２）までの間隔（Ｔ２）の比を２：１としている（Ｔ１：Ｔ２＝２：１）。
【００２３】
図６は、半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの他の例を示したものであり、一画素に対応する部位を拡大して示す断面図である。図６は、図３及び図４に示すスルーホール（開口部）（１６）を有するカラーフィルタ（１０）に対応させて、他の例を表示したものである。
図６に示すように、この半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ（１０−ｂ）は、ガラス基板（１１）上にブラックマトリックス（１２）、着色画素（１３−ｂ）、オーバコート層（１７）、透明導電膜（１４）が形成されたものである。
【００２４】
一画素の領域（Ｐｘ）は、透過表示領域（Ｔｒ）と反射表示領域（Ｒｅ）で構成されている。着色画素（１３−ｂ）は、透過表示の着色画素（１３Ｔｒ−ｂ）と反射表示の着色画素（１３Ｒｅ−ｂ）で構成されている。
透過表示の着色画素（１３Ｔｒ−ｂ）は、透過表示用として適切な分光特性のものである。反射表示の着色画素（１３Ｒｅ−ｂ）の厚さ（Ｄ３）を、透過表示の着色画素（１３Ｔｒ−ｂ）の厚さ（Ｄ１）より薄く設けることによって、反射表示の着色画素（１３Ｒｅ−ｂ）の分光特性は反射表示用として適切な分光特性に調節された例である。
【００２５】
透過表示の着色画素（１３Ｔｒ−ｂ）と、反射表示の着色画素（１３Ｒｅ−ｂ）は連続しており、同一の着色フォトレジストを用い、フォトリソグラフィ法によって同時に形成されたものである。
尚、反射表示の着色画素（１３Ｒｅ−ｂ）の厚さ（Ｄ３）は、図３に示す反射表示の着色画素（１３Ｒｅ）の平均厚さ（Ｄ２）と略同一である。
【００２６】
図６に示す半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ（１０−ｂ）は、透過表示の着色画素（１３Ｔｒ−ｂ）の厚さ（Ｄ１）と、反射表示の着色画素（１３Ｒｅ−ｂ）の厚さ（Ｄ３）が異なるために、段差３（Ｈ３）が生じてカラーフィルタ表面の平坦性は悪化したものとなる。前記図３に示すカラーフィルタ（１０）と同様に、段差（Ｈ１）による悪影響を回避するために設けるオーバコート層（１７）の形成時に、厚さ（Ｄ１）と厚さ（Ｄ３）間の段差３（Ｈ３）を樹脂により解消したものとしている。
【００２７】
図７は、図６に示す半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを構成する着色画素（１３−ｂ）の形成方法の一例を示す断面図である。図７に示すように、ブラックマトリックス（１２）が形成されたガラス基板（１１）上には、ネガ型の着色フォトレジストの塗膜（４０）が設けられている。着色画素形成用のフォトマスク（ＰＭ１）を介した露光（Ｅｘ）を行う。
フォトマスク（ＰＭ１）は、透明基板（５０）に、ハーフトーン部（５２）及び透明部（５１）が設けられたものである。図７中、点線は現像処理後に得られる透過表示の着色画素（１３Ｔｒ−ｂ）及び反射表示の着色画素（１３Ｒｅ−ｂ）を表している。
【００２８】
ハーフトーン部（５２）は、反射表示の着色画素（１３Ｒｅ−ｂ）の厚さを所望する厚さ（Ｄ３）に形成するためのハーフトーン部である。また、透明部（５１）は、透過表示の着色画素（１３Ｔｒ−ｂ）の厚さを所望する厚さ（Ｄ１）に形成するための透明部である。
【００２９】
ハーフトーン部（５２）の光学濃度は、ガラス基板（１１）上に形成される反射表示の着色画素（１３Ｒｅ−ｂ）の厚さに対応した光学濃度を有し、透明部（５１）の光学濃度
はゼロである。このようなフォトマスク（ＰＭ１）は、例えば、透明基板（５０）上に成膜されたクロム膜をフォトエッチングすることによって得られる。或いは、透明基板（５０）上に紫外光を減衰させる薄膜、例えば、ＩＴＯなどの金属酸化物膜を成膜することによって得られる。このようなクロム膜或いはＩＴＯ膜が設けられたハーフトーン部を有するフォトマスクは、ハーフトーンフォトマスク、或いはグレートーンマスクとも称される。
【００３０】
図７に示すように、フォトマスク（ＰＭ１）の上方からの、白太矢印で示す紫外光はフォトマスクの全域を均一に照射するが、透明部（５１）では略その全量が透過し、ハーフトーン部（５２）では、その光学濃度に応じて減衰した、矢印で示す紫外光が透過することになる。
【００３１】
図６に示すカラーフィルタを、半透過型液晶表示装置に用いる際には、図８に示すように、このカラーフィルタには、透過表示領域（Ｔｒ）における、バックライトからの白色光（Ａ）が液晶（３０）層を通過する光路長と、反射表示領域（Ｒｅ）における、外光（Ｂ）が液晶（３０）層を通過する光路長の相違をなくし、射出される光の位相を揃えるために、反射表示の着色画素（１３Ｒｅ−ｂ）上に光路差調整層（１８）を設けることになる。
【００３２】
この光路差調整層（１８）を設けることにより、透過表示の着色画素（１３Ｔｒ−ｂ）上の透明電極（１４）上面から、アレイ基板（２０）の透明電極（２１）までの間隔（Ｔ１）と、光路差調整層（１８）上の透明電極（１４）上面から、アレイ基板（２０）の反射電極（２２）までの間隔（Ｔ２）の比を２：１としている（Ｔ１：Ｔ２＝２：１）。
【００３３】
上記のように、一画素の領域を透過表示領域（Ｔｒ）と反射表示領域（Ｒｅ）とに区分した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタにおいては、両表示領域に設けられる着色層を同一の材料を用いて同時に形成し、反射表示領域（Ｒｅ）にはスルーホール（開口部）（１６）を設けて反射表示を良好な明度、彩度のものとし、或いは、膜厚の薄い反射表示の着色画素（１３Ｒｅ−ｂ）を設けて反射表示を良好な明度、彩度のものとしている。
【００３４】
このスルーホール（開口部）（１６）、或いは反射表示の着色画素（１３Ｒｅ−ｂ）を設けることによって発生する段差２（Ｈ２）、或いは段差３（Ｈ３）は、ブラックマトリクス上に発生する段差（Ｈ１）を平坦化するために設けるオーバーコート層（１７）の樹脂によって解消されたものとしている。
【００３５】
また、カラーフィルタの透過表示領域（Ｔｒ）における、バックライトからの白色光（Ａ）が液晶（３０）層を通過する光路長と、反射表示領域（Ｒｅ）における、外光（Ｂ）が液晶（３０）層を通過する光路長の相違をなくし、射出される光の位相を揃えるために、反射表示の着色画素上に光路差調整層（１８）を設けたものとしている。
【特許文献１】特開２００４−８６１０８号公報
【特許文献２】特開２００１−１６６２８９号公報
【特許文献３】特開２００１−１８３６４６号公報
【特許文献４】特開平９−１８９８９９号公報
【特許文献５】特開２００２−３５７８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
本発明は、上述した状況に鑑みてなされたものであり、オーバーコート層を形成する工程、及び光路差調整層を形成する工程の２工程を１工程とし、半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを廉価に、且つ工期を短縮して製造することのできるカラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ、及び液晶表示装置、並びに用いるフォトマスクを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
本発明は、一画素の領域が透過表示領域と反射表示領域で構成される半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造に用いるフォトマスクであって、光路差調整層の形成に対応したパターンは透明部であり、オーバーコート層の形成に対応したパターンはハーフトーン部であることを特徴とするフォトマスクである。
【００３８】
また、本発明は、ガラス基板上に少なくともブラックマトリックス、着色画素、オーバーコート層、光路差調整層が設けられた半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、
１）前記ガラス基板上にブラックマトリックスを形成する工程、
２）該ブラックマトリックスの端部上に、着色画素の周縁部を重ねて着色画素を形成する工程、
３）請求項１に記載のフォトマスクを用い、反射表示領域には光路差調整層を、透過表示領域にはオーバーコート層を一体的に同時に形成する工程、
を具備することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００３９】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタの製造方法において、前記着色画素が、透過表示の着色画素と反射表示の着色画素で構成され、反射表示の着色画素にはスルーホール部（開口部）が設けられていることを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００４０】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタの製造方法において、前記着色画素が、透過表示の着色画素と反射表示の着色画素で構成され、反射表示の着色画素の膜厚は、透過表示の着色画素の膜厚より薄いことを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００４１】
また、本発明は、請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載のカラーフィルタの製造方法を用いて製造したことを特徴とするカラーフィルタである。
【００４２】
また、本発明は、請求項５記載のカラーフィルタを具備することを特徴とする液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００４３】
本発明は、光路差調整層の形成に対応したパターンは透明部であり、オーバーコート層の形成に対応したパターンはハーフトーン部であるフォトマスクなので、オーバーコート層を形成する工程及び光路差調整層を形成する工程の２工程を１工程とし、半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを廉価に、且つ工期を短縮して製造することのできるフォトマスクとなる。
【００４４】
また、本発明は、ガラス基板上にブラックマトリックスを形成する工程、該ブラックマトリックスの端部上に、着色画素の周縁部を重ねて着色画素を形成する工程、請求項１に記載のフォトマスクを用い、反射表示領域には光路差調整層を、透過表示領域にはオーバーコート層を一体的に同時に形成する工程を具備するので、オーバーコート層を形成する工程及び光路差調整層を形成する工程の２工程を１工程とし、半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを廉価に、且つ工期を短縮して製造することのできるカラーフィルタの製造方法となる。
【００４５】
また、本発明は、上記カラーフィルタの製造方法において、着色画素が、透過表示の着色画素と反射表示の着色画素で構成され、反射表示の着色画素にはスルーホール部（開口部）が設けられているカラーフィルタの製造方法となる。
【００４６】
また、本発明は、上記カラーフィルタの製造方法において、着色画素が、透過表示の着色画素と反射表示の着色画素で構成され、反射表示の着色画素の膜厚は、透過表示の着色画素の膜厚より薄いカラーフィルタの製造方法となる。
【００４７】
また、本発明は、上記カラーフィルタの製造方法を用いて製造したカラーフィルタであるので、廉価、且つ工期を短縮したカラーフィルタとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図９（ａ）〜（ｄ）は、本発明によるカラーフィルタの製造方法の一例を示す断面図である。図９（ａ）〜（ｄ）は、図３及び図４に示す半透過型液晶表示装置に用いるカラーフィルタ（１０）の製造を例としたものである。カラーフィルタを構成する透過表示領域のオーバーコート層と反射表示領域の光路差調整層を、一体的に、同時に形成する方法を説明するものである。
【００４９】
図９（ａ）は、ガラス基板（１１）上にブラックマトリックス（１２）、着色画素（１３）が形成された段階を表している。図９（ａ）に示すように、着色画素（１３）は、ブラックマトリックス（１２）の端部上に着色画素（１３）の周縁部を重ねて形成されている。ブラックマトリックス（１２）の両端部上には段差が発生している。
【００５０】
ガラス基板（１１）上の透過表示領域（Ｔｒ）には透過表示の着色画素（１３Ｔｒ）が形成され、また、反射表示領域（Ｒｅ）には反射表示の着色画素（１３Ｒｅ）が形成されている。反射表示の着色画素（１３Ｒｅ）は、着色部（１５）とスルーホール（開口部）（１６）で構成されている。一画素の領域（Ｐｘ）内の透過表示の着色画素（１３Ｔｒ）と、反射表示の着色画素（１３Ｒｅ）の着色部（１５）は、同一の着色画素形成材料を用いて設けられた同一厚さの着色層である。
【００５１】
図９（ｂ）は、着色画素（１３）が形成されたガラス基板（１１）上に、ネガ型の無色透明なフォトレジストの塗膜（６０）が設けられた段階を表したものである。塗膜（６０）の膜厚は、露光・現像処理によって光路差調整層（２８）が所望する厚さに形成されるように調整されている。
図９（ｃ）は、オーバーコート層（２７）及び光路差調整層（２８）を形成するためのフォトマスク（ＰＭ２）を介した露光（Ｅｘ）の段階を表したものである。
【００５２】
フォトマスク（ＰＭ２）は、透明基板（５０）に、ハーフトーン部（５２）及び透明部（５１）が設けられたハーフトーンフォトマスクである。図９（ｃ）中、点線は現像処理後に得られるオーバーコート層（２７）及び光路差調整層（２８）を表している。オーバーコート層（２７）はブラックマトリックス（１２）の上方にも設けられている。
ハーフトーン部（５２）は、オーバーコート層（２７）の厚さを所望する厚さに形成するためのハーフトーン部である。また、透明部（５１）は、光路差調整層（２８）の厚さを所望する厚さに形成するための透明部である。
【００５３】
ハーフトーン部（５２）の光学濃度は、透過表示の着色画素（１３Ｔｒ）上に形成されるオーバーコート層（２７）の厚さに対応した光学濃度を有し、透明部（５１）の光学濃度はゼロである。このようなフォトマスク（ＰＭ２）は、例えば、透明基板（５０）上に成膜されたクロム膜をフォトエッチングすることによって得られる。或いは、透明基板（５０）上に紫外光を減衰させる薄膜、例えば、ＩＴＯなどの金属酸化物膜を成膜することによって得られる。
【００５４】
図９（ｃ）に示すように、フォトマスク（ＰＭ２）の上方からの、矢印で示す紫外光はフォトマスクの全域を均一に照射するが、透明部（５１）では略その全量が透過し、ハーフトーン部（５２）では、その光学濃度に応じて減衰した、矢印で示す紫外光が透過することになる。
【００５５】
図９（ｄ）は、現像処理後に得られたオーバーコート層（２７）及び光路差調整層（２８）を表したものである。図９（ｄ）に示すように、オーバーコート層（２７）及び光路差調整層（２８）は、フォトマスク（ＰＭ２）を介して同時に形成したものであり、境界なく一体的に形成されている。
具体的には、アクリル系のネガ型のフォトレジストを用い、ハーフトーン部に酸化クロム膜を用いて紫外光透過率は約２０％とし、１５０ｍＪ／８〜１０ｍＷで露光した場合、２μｍの段差を形成できた。
すなわち、本発明によるカラーフィルタの製造方法は、オーバーコート層を形成する工程と光路差調整層を形成する工程の２工程を１工程としたものであり、半透過型液晶表示装置に用いるカラーフィルタを廉価に、且つ工期を短縮して製造することのできるカラーフィルタの製造方法である。
【００５６】
図９は、請求項３に係わる発明の一例として、図３及び図４に示すカラーフィルタ（１０）を説明したが、請求項４に係わる発明の一例として示すカラーフィルタ、すなわち、図６及び図８に示すカラーフィルタ（１０−ｂ）においても同様に、図９に表す製造方法によって、廉価に且つ工期を短縮して製造することができる。
【００５７】
図１０は、請求項２に係わるカラーフィルタの製造方法の一例を示す断面図である。図３及び図４に示すカラーフィルタ（１０）は、前述するように、一画素の領域（Ｐｘ）内の透過表示の着色画素（１３Ｔｒ）と、反射表示の着色画素（１３Ｒｅ）の着色部（１５）は、同一の着色画素形成材料を用いて設けられた同一厚さの着色層である。反射表示の着色画素（１３Ｒｅ）にスルーホール（開口部）（１６）を設けることによって、反射表示の着色画素（１３Ｒｅ）の色濃度的な厚さを平均厚さ（Ｄ２）としている。
【００５８】
これにより、透過表示に好適な分光透過率を有する透過表示の着色画素（１３Ｔｒ）と、反射表示に好適な分光透過率を有する反射表示の着色画素（１３Ｒｅ）を別々に形成することなく、反射カラー表示の明度、彩度を、透過カラー表示の明度、彩度に近似させている。この近似させる点では、図６に示すカラーフィルタ（１０−ｂ）も同様である。
【００５９】
図１０に示すカラーフィルタ（１０−ｃ）の着色画素（２３）は、透過表示の着色画素（２３Ｔｒ）と反射表示の着色画素（２３Ｒｅ）で構成されている。透過表示の着色画素（２３Ｔｒ）は、透過表示に極めて好適な分光透過率を有する着色画素（２３Ｔｒ）であり、また、反射表示の着色画素（２３Ｒｅ）は、反射表示に極めて好適な分光透過率を有する着色画素（２３Ｒｅ）である。これら透過表示の着色画素（２３Ｔｒ）と反射表示の着色画素（２３Ｒｅ）は別々に形成するものである。
従って、例えば、着色画素に含有させる顔料の種類、膜厚（Ｄ４、Ｄ５）などは、別々に任意に設定したものとなる。
【００６０】
図１０（ａ）は、ガラス基板（１１）上にブラックマトリックス（１２）、着色画素（２３）が形成された段階を表している。図１０（ａ）に示すように、着色画素（２３）は、ブラックマトリックス（１２）の端部上に着色画素（２３）の周縁部を重ねて形成されている。ブラックマトリックス（１２）の両端部上には段差が発生している。
【００６１】
ガラス基板（１１）上の透過表示領域（Ｔｒ）には、透過表示に極めて好適な透過表示の着色画素（２３Ｔｒ）が形成され、また、反射表示領域（Ｒｅ）には反射表示に極めて好適な反射表示の着色画素（２３Ｒｅ）が形成されている。透過表示の着色画素（２３Ｔｒ）と反射表示の着色画素（２３Ｒｅ）は、異なる着色画素形成材料を用い、異なる膜厚に、別々に形成されたものである。
【００６２】
図１０（ｂ）は、着色画素（２３）が形成されたガラス基板（１１）上に、ネガ型の無色透明なフォトレジストの塗膜（６０’）が設けられた段階を表したものである。塗膜（６０’）の膜厚は、透過表示の着色画素（２３Ｔｒ）及び反射表示の着色画素（２３Ｒｅ）の膜厚に準じ、光路差調整層（２８）が適正な厚さになるように調整される。
図１０（ｃ）は、オーバーコート層（３７）及び光路差調整層（３８）を形成するためのフォトマスク（ＰＭ３）を介した露光（Ｅｘ）の段階を表したものである。
【００６３】
フォトマスク（ＰＭ３）は、透明基板（５０）に、ハーフトーン部（５２’）及び透明部（５１）が設けられたハーフトーンフォトマスクである。図１０（ｃ）中、点線は現像処理後に得られるオーバーコート層（３７）及び光路差調整層（３８）を表している。オーバーコート層（３７）はブラックマトリックス（１２）の上方にも設けられている。
ハーフトーン部（５２’）は、オーバーコート層（３７）の厚さを所望する厚さに形成するためのハーフトーン部である。また、透明部（５１）は、光路差調整層（３８）の厚さを所望する厚さに形成するための透明部である。
【００６４】
ハーフトーン部（５２’）の光学濃度は、透過表示の着色画素（２３Ｔｒ）上に形成されるオーバーコート層（３７）の厚さに対応した光学濃度を有し、透明部（５１）の光学濃度はゼロである。図１０（ｃ）に示すように、フォトマスク（ＰＭ３）の上方からの、矢印で示す紫外光はフォトマスクの全域を均一に照射するが、透明部（５１）では略その全量が透過し、ハーフトーン部（５２’）では、その光学濃度に応じて減衰した、矢印で示す紫外光が透過することになる。
【００６５】
図１０（ｄ）は、現像処理後に得られたオーバーコート層（３７）及び光路差調整層（３８）を表したものである。図１０（ｄ）に示すように、オーバーコート層（３７）及び光路差調整層（３８）は、フォトマスク（ＰＭ３）を介して同時に形成したものであり、境界なく一体的に形成されている。
すなわち、本発明によるカラーフィルタの製造方法は、前述するように、同一の着色画素形成材料を用いて設けられた同一厚さの着色層であって、反射表示の着色画素（１３Ｒｅ）にスルーホール（開口部）（１６）を設ける、図３に示すようなカラーフィルタ（１０）に限定されることのないカラーフィルタの製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】ブラックマトリックスの端部上にて段差（盛り上がり）の説明図である。
【図２】半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例の平面図である。
【図３】図２に示すカラーフィルタを用いた半透過型液晶表示装置の一画素の部分の断面を示す説明図である。
【図４】図３の一部の上下位置関係を逆の関係に置き換えたものである。
【図５】光路長の差による影響を回避する技法を用いたカラーフィルタの一例を示す断面図である。
【図６】半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの他の例を示した断面図である。
【図７】図６に示す半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを構成する着色画素の形成方法の一例を示す断面図である。
【図８】反射表示の着色画素上に光路差調整層を設けたカラーフィルタの断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、本発明によるカラーフィルタの製造方法の一例を示す断面図である。
【図１０】請求項２に係わるカラーフィルタの製造方法の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０、１０−ｂ・・・半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの例
１０−ｃ、１０−ｄ・・・本発明の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ
１１・・・ガラス基板
１２・・・ブラックマトリックス
１３、２３・・・着色画素
１３−ｂ・・・着色画素
１３Ｔｒ、１３Ｔｒ−ｂ、２３Ｔｒ・・・透過表示の着色画素
１３Ｒｅ、１３Ｒｅ−ｂ、２３Ｒｅ・・・反射表示の着色画素
１４・・・透明電極
１５・・・着色部
１６・・・スルーホール（開口部）
１７、２７、３７・・・オーバーコート層
１８、２８、３８・・・光路差調整層
２０・・・アレイ基板
２１・・・透明電極
２２・・・反射電極
３０・・・液晶
４０、６０、６０’・・・塗膜
５０・・・透明基板
５１・・・透明部
５２、５２’・・・ハーフトーン部
Ａ・・・バックライトからの白色光
Ｂ・・・周囲からの外光
Ｄ１・・・透過表示の着色画素の厚さ
Ｄ２・・・反射表示の着色画素の平均厚さ
Ｄ３・・・反射表示の着色画素の厚さ
Ｅｘ・・・露光
Ｈ１・・・段差（盛り上がり）
Ｈ２、Ｈ３・・・カラーフィルタの表面の段差２
ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３・・・フォトマスク
Ｐｘ・・・一画素の領域
Ｒｅ・・・反射表示領域
Ｔ１・・・バックライトからの白色光が液晶層を通過する光路長
Ｔ２・・・透明電極上面から、反射電極までの間隔
Ｔｒ・・・透過表示領域
ａ・・・透過表示の着色画素を通過した色光
ｂ・・・反射表示の着色画素を通過した色光
【図１】
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【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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