JP2004020648A

JP2004020648A - Color filter, method for manufacturing the same, and liquid crystal display device

Info

Publication number: JP2004020648A
Application number: JP2002171935A
Authority: JP
Inventors: Shingo Shirogishi; 城岸　慎吾; Akira Nakagawa; 中川　朗; Tomokazu Otsubo; 大坪　友和
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-12
Also published as: JP4177035B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color filter of which the resist pattern of each color is formed at a time, and of which the variation of color characteristics between a transmissive display region and a reflective display region is small, a method for manufacturing the same and a liquid crystal display device equipped with the color filter. <P>SOLUTION: A colored resist layer 13 is formed on a transparent insulating substrate 11. The colored resist layer 13 is exposed so as to form a hardened part on a position corresponding to the transmissive display region 40 and to form a hardened part and unhardened part on a position corresponding to the reflective display region 41. A color filter 14 of which the thickness d1 of the colored resist layer 13 on a position corresponding to the reflective display region 41 is thinner than the thickness d2 of the colored resist layer 13 on a position corresponding to the transmissive display region 40 is manufactured by removing the colored resist layer 13 on parts except for the hardened part. The semitransmissive liquid crystal display device 1 equipped with the color filter 14 has a wide range of color reproducibility and brings about bright display in both transmissive display and reflective display. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過型表示と反射型表示との両方の表示を実現する液晶表示装置、ならびにそれに用いるカラーフィルタおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄型で低消費電力であるという特徴を活かして、ワードプロセッサおよびパーソナルコンピュータなどのオフィスオートメーション（ｏｆｆｉｃｅａｕｔｏｍａｔｉｏｎ；略称：ＯＡ）機器、電子手帳および携帯電話機などの携帯情報端末機器、液晶モニタを備えたカメラ一体型ビデオテープレコーダ（ｖｉｄｅｏ　ｔａｐｅ　ｒｅｃｏｒｄｅｒ；略称：ＶＴＲ）、ならびにパーソナルテレビなどに幅広く用いられている。
【０００３】
液晶表示装置は、陰極線管（ｃａｔｈｏｄｅ−ｒａｙ　ｔｕｂｅ；略称：ＣＲＴ）表示装置、エレクトロルミネッセンス（ｅｌｅｃｔｒｏ　ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ；略称：ＥＬ）表示装置およびプラズマディスプレイパネル（ｐｌａ　ｓｍａ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｐａｎｅｌ；略称：ＰＤＰ）などの表示装置と異なり、自ら発光しないので、光源を必要とする。液晶表示装置の光源には、バックライトと呼ばれる蛍光管を備えた装置が用いられ、このバックライトを、液晶表示装置を形成する一対の基板のうちの一方の基板の背後に設置し、バックライトからの光、すなわちバックライト光の透過と遮断を液晶パネルで切替えることによって表示を行う透過型液晶表示装置が多用されている。しかしながら、透過型液晶表示装置を携帯情報端末機器などに用いた場合には以下のような問題がある。透過型液晶表示装置に設けられるバックライトの消費電力は、装置の全消費電力の半分以上を占める程大きいので、必然的に透過型液晶表示装置の消費電力は大きくなる。このように消費電力の大きい透過型液晶表示装置を、戸外で常時携帯して使用される機会が多く、大半がバッテリで駆動される携帯情報端末機器などに用いると、バッテリの電力消耗が激しいので、長時間使用することができない。また、透過型液晶表示装置では常にバックライト光を使用するので、周囲が非常に明るい場合には、周囲の光に比べて表示光が相対的に暗くなり視認性が低下する。また表示光を明るくするためにバックライト光を強くすると、液晶表示装置の消費電力が増大する。
【０００４】
したがって、携帯情報端末機器などには、消費電力を抑えるために、バックライトに代えて反射膜を設置し、反射膜によって周囲の光を反射させて得られる反射光を光源とし、この反射光の透過と遮断を液晶パネルで切替えることによって表示を行う反射型液晶表示装置が用いられている。反射型液晶表示装置の表示モードとしては、透過型液晶表示装置で広く用いられているツイステッドネマティック（ｔｗｉｓｔｅｄ　ｎｅｍａｔｉｃ；略称：ＴＮ）モードおよびスーパーツイステッドネマティック（ｓｕｐｅｒ　ｔｗｉｓｔｅｄ　ｎｅｍａｔｉｃ；略称：ＳＴＮ）モードなどの偏光板を利用する表示モード、ならびに明るい表示が可能な偏光板を用いない表示モード、たとえば特開平４−７５０２２号公報および特開平９−１３３９３０号公報に開示の相転移型ゲストホストモードなどが開発されている。しかしながら、反射型液晶表示装置は、周囲の光の反射光を利用するので、周囲が暗い場合には、光量が不足し視認性が極端に低下するという問題がある。
【０００５】
以上のように、透過型液晶表示装置および反射型液晶表示装置を携帯情報端末機器に用いた場合にはそれぞれ問題がある。この問題を解決するための手段として、特開平１１−１０１９９２号公報に開示の液晶表示装置のように、透過型表示と反射型表示との両方の表示を実現する液晶表示装置の開発および商品化が盛んに進められている。以下、このように透過型表示と反射型表示との両方の表示を実現する液晶表示装置を「半透過型液晶表示装置」とも称する。
【０００６】
液晶表示装置のカラー表示を実現するために、透過型液晶表示装置および反射型液晶表示装置では、液晶表示装置を形成する一対の基板のうちの一方の基板にカラーフィルタを形成する方法が用いられる。半透過型液晶表示装置においても、透過型液晶表示装置および反射型液晶表示装置と同様に、カラー表示を実現するためにカラーフィルタが使用される。
【０００７】
透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置とでは表示に用いる光源の種類および光の通過経路が異なるので、透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置とには、それぞれ異なる特性を有するカラーフィルタが用いられる。したがって、半透過型液晶表示装置に透過型液晶表示装置用のカラーフィルタまたは反射型液晶表示装置用のカラーフィルタを使用すると、以下のような問題が生じる。
【０００８】
透過型液晶表示装置では、バックライト光が液晶層を介してカラーフィルタを通過することによってカラー表示が可能となる。すなわち、光がカラーフィルタを通過する回数は１回である。したがって、カラーフィルタが光を吸収することによる光透過量の減少の影響は小さく、カラーフィルタを濃い濃度で形成することができるので、透過型液晶表示装置用のカラーフィルタは色再現範囲を広くするために濃い濃度で形成される。この透過型液晶表示装置用のカラーフィルタを半透過型液晶表示装置に使用した場合、透過型表示領域における透過率は視感度補正後で約３２％になるのに対して、反射型表示領域における透過率は約１１％になり、色再現範囲は極端に広がるけれども、非常に暗い表示特性になる。
【０００９】
一方、反射型液晶表示装置では、周囲光が一旦カラーフィルタを通過し、液晶層を介して対向基板に設けられる反射膜に達し、反射膜によって反射された光が液晶層を介して再度カラーフィルタを通過することによって、カラー表示が可能となる。すなわち、光がカラーフィルタを通過する回数は２回である。したがって、カラーフィルタが光を吸収することによる光透過量の減少の影響は大きいので、反射型液晶表示装置用のカラーフィルタは明るさを確保するために薄い濃度で形成される。この反射型液晶表示装置用のカラーフィルタを半透過型液晶表示装置に使用すると、透過型表示領域における光透過量が極端に多くなるので、色の識別が困難になり、色再現範囲が極端に狭くなる。
【００１０】
このような問題を解決するための技術として、特開平８−２８６１７８号公報に開示の技術を挙げることができる。この公報に開示の技術では、各画素部に設けるカラーフィルタに、着色された部分と着色されていない部分とを形成することによって、カラーフィルタを有する液晶表示装置における透過率を向上させることに成功している。
【００１１】
また、半透過型液晶表示装置用のカラーフィルタが開発されている。たとえば、透過型表示に使用される領域と反射型表示に使用される領域とに、それぞれに適した色特性を有する有色レジストパターンが配置されたカラーフィルタ５５が開発されている。図１８は、カラーフィルタ５５を備える半透過型液晶表示装置５の構成を簡略化して示す底面図であり、図１９は、図１８に示す半透過型液晶表示装置５の切断面線Ｂ−Ｂにおける断面構成を示す断面図である。なお、図１８において、透明絶縁性基板５１、ブラックマトリクスパターン５２、透明電極膜５６および液晶層７０は、図が錯綜して理解が困難になるので記載を省略する。
【００１２】
半透過型液晶表示装置５は、カラーフィルタ基板５０、対向基板６０およびカラーフィルタ基板５０と対向基板６０との間に挟持される液晶層７０を含む。カラーフィルタ基板５０には、透明絶縁性基板５１上に、ブラックマトリクスパターン５２、透過型表示領域９０に対応する透過型表示用有色レジストパターン５３および反射型表示領域９１に対応する反射型表示用有色レジストパターン５４を含むカラーフィルタ５５と透明電極膜５６とが形成される。対向基板６０には、透明絶縁性基板６１上に、ソース電極配線６２、ゲート電極配線６３、透過型表示領域９０に対応する透過型表示用透明電極６４、反射型表示領域９１に対応する反射型表示用反射電極６５および図示しないＴＦＴ素子部が形成される。
【００１３】
透過型表示用有色レジストパターン５３は、赤色（Ｒｅｄ；略称：Ｒ）に着色された赤色レジストパターン５３Ｒと緑色（Ｇｒｅｅｎ；略称：Ｇ）に着色された緑色レジストパターン５３Ｇと青色（Ｂｌｕｅ；略称：Ｂ）に着色された青色レジストパターン５３Ｂとを含み、バックライトからの光に対して色再現範囲が広くなるように濃い濃度で形成される。反射型表示用有色レジストパターン５４は、赤色に着色された赤色レジストパターン５４Ｒと緑色に着色された緑色レジストパターン５４Ｇと青色に着色された青色レジストパターン５４Ｂとを含み、光の透過率が高くなるように薄い濃度で形成される。これによって、色再現範囲が広く明るいカラー表示を実現している。
【００１４】
また特開２０００−２９０１２号公報に開示の技術では、反射型表示領域に対応するカラーフィルタに、着色された部分と着色されていない部分とを形成することによって、明るいカラー表示を実現している。
【００１５】
また別の技術として、反射型表示に使用されるべく予め定められる領域に対応する位置に透明なレジストパターンを形成した後スピンコータなどによって有色レジストを塗布することによって、透明なレジストパターン上に有色レジスト層を薄く形成し、透明なレジストパターンが形成された部分と形成されていない部分との段差を利用して反射型表示に使用される領域の有色レジスト層の厚みを、透過型表示に使用される領域の有色レジスト層の厚みよりも薄く形成したカラーフィルタ８３も開発されている。図２０は、カラーフィルタ８３を備える半透過型液晶表示装置８の構成を簡略化して示す底面図であり、図２１は、図２０に示す半透過型液晶表示装置８の切断面線Ｃ−Ｃにおける断面構成を示す断面図である。なお、図２０において、透明絶縁性基板５１、ブラックマトリクスパターン５２、透明電極膜５６および液晶層７０は、図が錯綜して理解が困難になるので記載を省略する。また半透過型液晶表示装置８は、図１８および図１９に示す半透過型液晶表示装置５と類似するので、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００１６】
半透過型液晶表示装置８は、カラーフィルタ基板８０、対向基板６０およびカラーフィルタ基板８０と対向基板６０との間に挟持される液晶層７０を含む。カラーフィルタ基板８０には、透明絶縁性基板５１上に、ブラックマトリクスパターン５２、透明レジストパターン８１および有色レジストパターン８２を含むカラーフィルタ８３と透明電極膜５６とが形成される。有色レジストパターン８２は、赤色に着色された赤色レジストパターン８２Ｒと緑色に着色された緑色レジストパターン８２Ｇと青色に着色された青色レジストパターン８２Ｂとを含む。
【００１７】
カラーフィルタ８３には、反射型表示領域９１の有色レジストパターン８２と透明絶縁性基板５１との間に透明レジストパターン８１が形成されているので、反射型表示領域９１の有色レジストパターン８２の厚みｔ１を、透過型表示領域９０の有色レジストパターン８２の厚みｔ２よりも薄くすることができる。これによって、反射型表示領域９１における透過率を向上させることに成功している。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−２８６１７８号公報に開示の技術では、透過型液晶表示装置または反射型液晶表示装置におけるカラーフィルタの構成が示されているだけであり、このカラーフィルタの構成をそのまま半透過型液晶表示装置に適用しても良好なカラー表示を実現することはできない。
【００１９】
また、図１８および図１９に示すカラーフィルタ５５の構成では、透過型表示用有色レジストパターン５３と反射型表示用有色レジストパターン５４との位置合せ精度や各パターンの仕上がり精度などが悪いと、透過型表示用有色レジストパターン５３と反射型表示用有色レジストパターン５４との重なり、または透過型表示用有色レジストパターン５３と反射型表示用有色レジストパターン５４との間の隙間が発生することがある。透過型表示用有色レジストパターン５３と反射型表示用有色レジストパターン５４との重なりが生じると、液晶パネルのセルギャップが均一にならず表示不良が発生する恐れがある。また透過型表示用有色レジストパターン５３と反射型表示用有色レジストパターン５４との間に隙間が形成されると、バックライト光または反射膜によって反射された反射光の一部がこの隙間を通過しカラーフィルタを通過しないので、色再現範囲が大幅に狭くなる恐れがある。
【００２０】
このような透過型表示用有色レジストパターン５３と反射型表示用有色レジストパターン５４との重なりおよび透過型表示用有色レジストパターン５３と反射型表示用有色レジストパターン５４との隙間を光が通過することを防止するために、透過型表示用有色レジストパターン５３と反射型表示用有色レジストパターン５４との境界部分にブラックマトリクスパターンを形成することが考えられる。ブラックマトリクスパターンの形成によって、セルギャップが均一になり、色再現範囲も広くなるけれども、画素開口率が大幅に低下するという問題がある。
【００２１】
また透過型液晶表示装置用カラーフィルタおよび反射型液晶表示装置用カラーフィルタでは、Ｒ、ＧおよびＢの各色のパターンを各１回のフォトリソグラフィプロセスによって形成するけれども、図１８および図１９に示すカラーフィルタ５５では、Ｒ、ＧおよびＢの各色のパターンを各２回のフォトリソグラフィプロセスによって形成するので、原価上昇および歩留の低下が懸念される。
【００２２】
また、特開２０００−２９０１２号公報に開示の技術では、反射型表示領域に対応するカラーフィルタに、着色された部分と着色されていない部分とを形成するので、反射膜によって反射された反射光の一部は、カラーフィルタの着色されていない部分を通過し、着色された部分を通過しない。したがって、着色されていない部分を通過した光が表示光に含まれるので、色再現範囲が狭くなる。
【００２３】
また、図２０および図２１に示すカラーフィルタ８３では、反射型表示領域９１の有色レジストパターン８２は、透明レジストパターン８１を形成した後、有色レジストを塗布することによって、透過型表示領域９０の有色レジストパターン８２と同時に形成される。このとき、有色レジストパターン８２は、透過型表示領域９０の有色レジストパターン８２が所望の厚みになるように、透過型表示領域９０の有色レジストパターン８２の厚みを基準にして形成される。すなわち、反射型表示領域９１の透明レジストパターン８１上に形成される有色レジストパターン８２の厚みｔ１は、下層の透明レジストパターン８１の厚みと透過型表示領域９０に形成される有色レジストパターン８２の厚みｔ２によって副次的に決まるので、反射型表示領域９１の有色レジストパターン８２の厚みｔ１の精度は、透過型表示領域９０の有色レジストパターン８２の厚みｔ２の精度よりも悪くなる。したがって、反射型表示領域９１の有色レジストパターン８２の厚みｔ１のばらつきは、透過型表示領域９０の有色レジストパターン８２の厚みｔ２のばらつきよりも大きくなるので、反射型表示領域９１では色再現範囲および光透過量が大きくばらつき、色特性のばらつきが大きくなる。
【００２４】
また反射型表示領域９１における透過率をさらに向上させ、より明るい表示を得るために、反射型表示領域９１の有色レジストパターン８２の厚みｔ１を、透過型表示領域９０の有色レジストパターン８２の厚みｔ２に比べてさらに薄くすることが考えられる。この場合、透過型表示領域９０の有色レジストパターン８２の厚みｔ２は変更せずに、反射型表示領域９１の有色レジストパターン８２の厚みｔ１のみを薄くするために、下層の透明レジストパターン８１の厚みを厚くする必要がある。しかしながら、透明レジストパターン８１を厚く形成し、その上にスピンコータなどによって有色レジストを塗布すると、放射状のむらが発生するので、有色レジストパターン８２を基板上に均一に形成することはできない。したがって、カラーフィルタ８３の構成では、反射型表示領域９１の有色レジストパターン８２の厚みｔ１を、透過型表示領域９０の有色レジストパターン８２の厚みｔ２に比べて一層薄くすること、特にｔ１をｔ２の０．５倍より小さくする（ｔ１＜０．５ｔ２）ことは困難である。
【００２５】
本発明の目的は、透過型表示と反射型表示との両方の表示を実現する液晶表示装置に使用されるカラーフィルタのＲ、ＧおよびＢの各色のレジストパターンを各１回で形成することができ、透過型表示領域および反射型表示領域における色特性のばらつきの小さいカラーフィルタおよびその製造方法、ならびに前記カラーフィルタを備える液晶表示装置を提供することである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板上に形成され、透過型表示に使用される領域と反射型表示に使用される領域とを有するカラーフィルタであって、前記反射型表示に使用される領域の有色層の厚みｄ１は、前記透過型表示に使用される領域の有色層の厚みｄ２よりも薄い（ｄ１＜ｄ２）ことを特徴とするカラーフィルタである。
【００２７】
本発明に従えば、カラーフィルタは、基板上に形成され、透過型表示に使用される領域と反射型表示に使用される領域とを有し、前記反射型表示に使用される領域の有色層の厚みｄ１は、前記透過型表示に使用される領域の有色層の厚みｄ２よりも薄い（ｄ１＜ｄ２）。このことによって、前記反射型表示に使用される領域における透過率を向上させ、前記透過型表示に使用される領域における透過率よりも高くすることができるので、透過型表示と反射型表示との両方の表示を実現する液晶表示装置に使用した場合、反射型表示領域における色特性を、透過型表示領域における色特性に近づけることができ、色再現範囲が広く明るい表示を実現することのできるカラーフィルタを得ることができる。
【００２８】
また本発明は、前記反射型表示に使用される領域の有色層は、前記基板に接して形成されることを特徴とする。
【００２９】
本発明に従えば、前記反射型表示に使用される領域の有色層は、前記基板に接して形成される。すなわち、前記反射型表示に使用される領域の有色層は、他の層を介することなく前記透過型表示に使用される領域の有色層と同時に前記基板上に形成された後、厚みを調整されるので、前記反射型表示に使用される領域の有色層の厚みｄ１は、他の層の厚みおよび前記透過型表示に使用される領域の有色層の厚みｄ２の影響を受けない。したがって、前記厚みｄ１のばらつきを小さくすることができるので、透過型表示と反射型表示との両方の表示を実現する液晶表示装置に使用した場合の透過型表示領域および反射型表示領域における色特性のばらつきを小さくすることができる。
【００３０】
また本発明は、前記厚みｄ１は、前記厚みｄ２の０．５倍以下である（ｄ１≦０．５ｄ２）ことを特徴とする。
【００３１】
本発明に従えば、前記厚みｄ１は、前記厚みｄ２の０．５倍以下である（ｄ１≦０．５ｄ２）。このことによって、前記反射型表示に使用される領域における透過率をさらに向上させることができるので、より明るい表示を実現することができる。
【００３２】
また本発明は、前記カラーフィルタを備えることを特徴とする液晶表示装置である。
【００３３】
本発明に従えば、液晶表示装置は、前記カラーフィルタを備える。このことによって、透過型表示と反射型表示との両方において、色再現範囲が広く明るい表示の可能な液晶表示装置を実現することができる。
【００３４】
また本発明は、透過型表示に使用される領域と反射型表示に使用される領域とを有するカラーフィルタの製造方法であって、基板上に、感光性を有する有色層を形成する工程と、前記感光性を有する有色層に対して、前記透過型表示に使用される領域となるべく予め定められる位置に硬化部が形成され、前記反射型表示に使用される領域となるべく予め定められる位置に硬化部と未硬化部とが形成されるように、露光を施す工程と、前記硬化部以外の前記感光性を有する有色層を除去する工程とを含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００３５】
本発明に従えば、透過型表示に使用される領域と反射型表示に使用される領域とを有するカラーフィルタは、基板上に、感光性を有する有色層を形成する工程と、前記有色層に対して、前記透過型表示に使用される領域となるべく予め定められる位置に硬化部が形成され、前記反射型表示に使用される領域となるべく予め定められる位置に硬化部と未硬化部とが形成されるように、露光を施す工程と、前記硬化部以外の前記有色層を除去する工程とを経て製造される。前述の露光を施す工程において露光量を変化させることによって、前記反射型表示に使用される領域の前記有色層の厚みｄ１を変えることができるので、容易に前記反射型表示に使用される領域における光学特性を広い範囲で変更することができる。すなわち、１回のフォトリソグラフィプロセスによって、前記反射型表示に使用される領域に、前記透過型表示に使用される領域の前記有色層の厚みｄ２よりも薄い厚みｄ１（ｄ１＜ｄ２）の前記有色層を形成し、前記反射型表示に使用される領域における透過率を向上させ、前記透過型表示に使用される領域における透過率よりも高くすることができることができる。このことによって、透過型表示と反射型表示との両方の表示を実現する液晶表示装置に使用した場合、反射型表示領域における色特性を、透過型表示領域における色特性に近づけることができ、色再現範囲が広く明るい表示を実現することのできるカラーフィルタを得ることができる。また、前記反射型表示に使用される領域の前記有色層は、他の層を介することなく前記透過型表示に使用される領域の前記有色層と同時に前記基板上に形成された後、厚みを調整されるので、前記反射型表示に使用される領域の前記有色層の厚みｄ１は、他の層の厚みおよび前記透過型表示に使用される領域の前記有色層の厚みｄ２の影響を受けない。したがって、前記厚みｄ１のばらつきを小さくすることができるので、透過型表示と反射型表示との両方の表示を実現する液晶表示装置に使用した場合の透過型表示領域および反射型表示領域における色特性のばらつきを小さくすることができる。
【００３６】
また本発明は、前記感光性を有する有色層は、光が照射された部分が硬化する感光性を有し、前記感光性を有する有色層に対して、前記透過型表示に使用される領域となるべく予め定められる位置に硬化部が形成され、前記反射型表示に使用される領域となるべく予め定められる位置に硬化部と未硬化部とが形成されるように、露光を施す工程は、前記透過型表示に使用される領域となるべく予め定められる位置の前記感光性を有する有色層に対して、前記基板に接しない表面側から光を照射する工程と、前記反射型表示に使用される領域となるべく予め定められる位置および前記透過型表示に使用される領域となるべく予め定められる位置の前記感光性を有する有色層に対して、前記基板に接する表面側から光を照射する工程とを含むことを特徴とする。
【００３７】
本発明に従えば、感光性を有する有色層は、光が照射された部分が硬化する感光性を有し、前記有色層に対して、前記透過型表示に使用される領域となるべく予め定められる位置に硬化部が形成され、前記反射型表示に使用される領域となるべく予め定められる位置に硬化部と未硬化部とが形成されるように、露光を施す工程は、前記透過型表示に使用される領域となるべく予め定められる位置の前記有色層に対して、前記基板に接しない表面側から光を照射する工程と、前記反射型表示に使用される領域となるべく予め定められる位置および前記透過型表示に使用される領域となるべく予め定められる位置の前記有色層に対して、前記基板に接する表面側から光を照射する工程とを含む。このことによって、前記反射型表示に使用される領域となるべく予め定められる位置および前記透過型表示に使用される領域となるべく予め定められる位置の前記有色層に対し、前記基板に接する表面側から照射する光の照射量によって、前記反射型表示に使用される領域の前記有色層の厚みｄ１を決定することができるので、前記厚みｄ１のばらつきを極めて小さくすることができ、均一な色特性を得ることができる。
【００３８】
また本発明は、前記基板上に、感光性を有する有色層を形成する工程は、支持体上に、前記感光性を有する有色層を形成する工程と、支持体上に形成された前記感光性を有する有色層を前記基板上に貼着する工程とを含むことを特徴とする。
【００３９】
本発明に従えば、支持体上に、感光性を有する有色層を形成し、支持体上に形成された前記有色層を前記基板上に貼着することによって、前記基板上に、前記有色層が形成される。このようにして、前記有色層を前記基板上に均一に、高歩留で形成することができ、色特性のばらつきを小さくすることができる。また、前記基板上に形成される前記有色層は、表面上に支持体を有し、前記支持体が前記有色層の保護層として機能するので、前記有色層を傷つけることなく、前記基板を裏返して光を照射することができる。したがって、透過型液晶表示装置用のカラーフィルタまたは反射型液晶表示装置用のカラーフィルタの製造設備において、前記基板の一方の表面側から光を照射できるように露光装置を設けるだけで、前記有色層に対して前記基板の両表面側から光を照射することができる。
【００４０】
また本発明は、前記基板上に、感光性を有する有色層を形成する工程は、有色感光性材料を前記基板上に塗布する工程であることを特徴とする。
【００４１】
本発明に従えば、前記基板上に、感光性を有する有色層を形成する工程は、有色感光性材料を前記基板上に塗布する工程である。このことによって、製造工程数を増加させることなく、前記基板上に感光性を有する有色層を均一に形成することができ、色特性のばらつきを小さくすることができるので、生産性がよい。
【００４２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態であるカラーフィルタ１４を備える半透過型液晶表示装置１の構成を簡略化して示す底面図であり、図２は、図１に示す半透過型液晶表示装置１の切断面線Ａ−Ａにおける断面構成を示す断面図である。なお、図１において、透明絶縁性基板１１、ブラックマトリクスパターン１２、透明電極膜１５および液晶層３０は、図が錯綜して理解が困難になるので記載を省略する。
【００４３】
半透過型液晶表示装置１は、カラーフィルタ基板１０、対向基板２０、およびカラーフィルタ基板１０と対向基板２０との間に挟持される液晶層３０を含む。カラーフィルタ基板１０には、ガラスなどからなる透明絶縁性基板１１上に、ブラックマトリクスパターン１２が所定のパターンに形成され、ブラックマトリクスパターン１２に囲まれて、赤色（Ｒ）に着色された赤色レジストパターン１３Ｒ、緑色（Ｇ）に着色された緑色レジストパターン１３Ｇおよび青色（Ｂ）に着色された青色レジストパターン１３Ｂが所定のパターンに形成され、ブラックマトリクスパターン１２と赤色レジストパターン１３Ｒと緑色レジストパターン１３Ｇと青色レジストパターン１３Ｂとを含むカラーフィルタ１４上に透明電極膜１５が形成される。赤色レジストパターン１３Ｒ、緑色レジストパターン１３Ｇおよび青色レジストパターン１３Ｂは、有色層である有色レジスト層１３で形成される。対向基板２０には、ガラスなどからなる透明絶縁性基板２１上に、ソース電極配線２２、ゲート電極配線２３、透過型表示領域４０に対応する透過型表示用透明電極２４、反射型表示領域４１に対応する反射型表示用反射電極２５および図示しないＴＦＴ素子部が形成される。
【００４４】
半透過型液晶表示装置１は、透過型表示と反射型表示との両方の表示を実現する液晶表示装置である。半透過型液晶表示装置１では、赤色、緑色および青色の３色の有色レジストパターン、すなわち赤色レジストパターン１３Ｒ、緑色レジストパターン１３Ｇおよび青色レジストパターン１３Ｂを透明絶縁性基板１１上に並べて配置したカラーフィルタ１４を使用し、液晶層３０に印加する電圧を制御することによって各色の有色レジストパターンを透過する光量を調整し、透過した光を混色することによって様々な色を表示する加法混色法を用いてカラー表示を実現する。
【００４５】
図２に示すように、カラーフィルタ１４の有色レジスト層１３は、対向基板２０の透過型表示用透明電極２４および反射型表示用反射電極２５それぞれに対応し、反射型表示に使用される領域すなわち反射型表示領域４１に対応する位置の有色レジスト層１３の厚みｄ１は、透過型表示に使用される領域すなわち透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３の厚みｄ２よりも薄く（ｄ１＜ｄ２）なっている。このことによって、カラーフィルタ１４の反射型表示領域４１に対応する位置における透過率を向上させ、透過型表示領域４０に対応する位置における透過率よりも高くすることができるので、半透過型液晶表示装置１の反射型表示領域４１における色特性を、透過型表示領域４０における色特性に近づけることができる。したがって、半透過型液晶表示装置１では、透過型表示と反射型表示との両方において、色再現範囲が広く明るい表示が可能である。
【００４６】
前記厚みｄ１は、前記厚みｄ２の０．５倍以下である（ｄ１≦０．５ｄ２）ことが好ましい。このことによって、カラーフィルタ１４の反射型表示領域４１に対応する位置における透過率をさらに向上させることができるので、より明るい表示を実現することができる。
【００４７】
図１および図２に示す半透過型液晶表示装置１に備わるカラーフィルタ１４の製造方法を説明する。図３〜図７は、カラーフィルタ１４の製造における各工程の状態を模式的に示す断面図である。なお、本実施形態では赤色レジストパターン１３Ｒ、緑色レジストパターン１３Ｇおよび青色レジストパターン１３Ｂの順に形成するものとする。
【００４８】
図３は、透明絶縁性基板１１上に、ブラックマトリクスパターン１２および有色レジスト層１３を形成した状態を示す図である。
【００４９】
まず、ガラスなどからなる透明絶縁性基板１１上に、スパッタ法などによってブラックマトリクスパターン１２となる金属膜を形成し、フォトリソグラフィプロセスおよびエッチング処理によって、所定のパターンのブラックマトリクスパターン１２を形成する。
【００５０】
ブラックマトリクスパターン１２が形成された透明絶縁性基板１１上に、スピンコータなどを用いて有色感光性材料である赤色の有色レジストを均一な厚みになるように塗布し、感光性を有する有色層である有色レジスト層１３を形成する。有色レジスト層１３は、光が照射された部分が硬化する感光性を有する材料で形成される。
【００５１】
形成された有色レジスト層１３に対して、以下のように露光を施す。
図４は、透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３に対して、透明絶縁性基板１１に接しない表面側から光を照射した状態を示す図である。所定のパターンに形成されたフォトマスク１７を用いて、透過型表示に使用される領域となるべく予め定められる位置すなわち透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３に対して、透明絶縁性基板１１に接しない表面側、すなわち参照符４２の方向から光を照射し、透過型表示領域４０に対応する位置に硬化部１６ａを形成する。
【００５２】
図５は、反射型表示領域４１に対応する位置および透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３に対して、透明絶縁性基板１１に接する表面側から光を照射した状態を示す図である。透明絶縁性基板１１に接しない表面側からの露光処理後、所定のパターンに形成されたフォトマスク１８を用いて、反射型表示に使用される領域となるべく予め定められる位置すなわち反射型表示領域４１に対応する位置および透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３に対して、透明絶縁性基板１１に接する表面側、すなわち参照符４３の方向から光を照射し、反射型表示領域４１に対応する位置に硬化部１６ｃと未硬化部１６ｂとを形成する。図５に示す工程において、図４に示す工程で使用する露光装置と同じ露光装置を使用して露光を施す場合、透明絶縁性基板１１を裏返して露光装置内の保持台である露光ステージに保持する必要があるので、有色レジスト層１３が直接露光ステージに接し、有色レジスト層１３に傷が発生する。したがって、図５に示す工程では、図４に示す工程で使用する露光装置と異なり、透明絶縁性基板１１を裏返すことなく透明絶縁性基板１１が接するように保持した状態で、有色レジスト層１３に対して透明絶縁性基板１１に接する表面側から光を照射できる露光装置が必要である。
【００５３】
以上のように露光を施すことによって、透過型表示領域４０に対応する位置に硬化部１６ａが形成され、反射型表示領域４１に対応する位置に硬化部１６ｃと未硬化部１６ｂとが形成される。
【００５４】
図６は、赤色レジストパターン１３Ｒを形成した状態を示す図である。透明絶縁性基板１１に接する表面側からの露光処理が施された透明絶縁性基板１１に対して現像処理を施すことによって、前述の図５に示す硬化部１６ａおよび硬化部１６ｃ以外の不要な有色レジスト層１３を除去する。これによって、反射型表示領域４１に対応する位置の有色レジスト層１３の厚みｄ１が、透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３の厚みｄ２よりも薄い（ｄ１＜ｄ２）赤色レジストパターン１３Ｒが形成される。
【００５５】
図７は、カラーフィルタ１４を形成した状態を示す図である。赤色レジストパターン１３Ｒと同様にして、緑色レジストパターン１３Ｇおよび青色レジストパターン１３Ｂを順に形成し、カラーフィルタ１４を得る。
【００５６】
以上のように、本実施形態によるカラーフィルタ１４の製造方法では、前述の図４および図５に示す露光工程において露光量を変化させることによって、反射型表示領域４１に対応する位置の有色レジスト層１３の厚みｄ１を変えることができるので、容易に反射型表示領域４１に対応する位置における光学特性を広い範囲で変更することができる。すなわち、図３に示すように有色レジスト層１３を形成し、図４および図５に示すように露光を施すという１回のフォトリソグラフィプロセスによって、反射型表示領域４１に対応する位置に、透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３の厚みｄ２よりも薄い厚みｄ１（ｄ１＜ｄ２）の有色レジスト層１３を形成し、カラーフィルタ１４の反射型表示領域４１に対応する位置における透過率を向上させ、透過型表示領域４０に対応する位置における透過率よりも高くすることができる。このことによって、透過型表示と反射型表示との両方の表示を実現する半透過型液晶表示装置１に使用した場合、反射型表示領域４１における色特性を、透過型表示領域４０における色特性に近づけることができ、色再現範囲が広く明るい表示を実現することのできるカラーフィルタ１４を得ることができる。
【００５７】
また、反射型表示領域４１に対応する位置の有色レジスト層１３は、透明絶縁性基板１１に接して形成される。すなわち、反射型表示領域４１に対応する位置の有色レジスト層１３は、他の層を介することなく透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３と同時に透明絶縁性基板１１上に形成された後、厚みを調整されるので、前記厚みｄ１は、他の層の厚みおよび前記厚みｄ２の影響を受けない。したがって、前記厚みｄ１のばらつきを小さくすることができるので、半透過型液晶表示装置１に使用した場合の透過型表示領域４０および反射型表示領域４１における色特性のばらつきを小さくすることができる。
【００５８】
また、前述の図５に示す工程において、反射型表示領域４１に対応する位置および透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３に対し、透明絶縁性基板１１に接する表面側から照射する光の照射量によって、前記厚みｄ１を決定することができるので、前記厚みｄ１のばらつきを極めて小さくすることができ、均一な色特性を得ることができる。また前記厚みｄ１を、容易に前記厚みｄ２の０．５倍以下（ｄ１≦０．５ｄ２）にすることができる。
【００５９】
また、前述の図３に示すように、有色レジスト層１３は、有色感光性材料である有色レジストを透明絶縁性基板１１上に塗布することによって形成される。したがって、製造工程数を増加させることなく、透明絶縁性基板１１上に有色レジスト層１３を均一に形成することができ、色特性のばらつきを小さくすることができるので、生産性がよい。
【００６０】
図８は、本発明の第２の実施の形態であるカラーフィルタ１４０を備える半透過型液晶表示装置２の構成を簡略化して示す概略断面図である。本実施の形態の半透過型液晶表示装置２は、実施の第１形態の半透過型液晶表示装置１と類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００６１】
注目すべきは、カラーフィルタ１４０の赤色レジストパターン１３０Ｒ、緑色レジストパターン１３０Ｇおよび青色レジストパターン１３０Ｂが、透明絶縁性基板１１上に貼着されてなる有色レジスト層１３０で形成されていることである。
【００６２】
図８に示す半透過型液晶表示装置２に備わるカラーフィルタ１４０の製造方法を説明する。図９〜図１１、図１３、図１４および図１６は、カラーフィルタ１４０の製造における各工程の状態を模式的に示す断面図である。本実施の形態のカラーフィルタ１４０の製造方法は、実施の第１形態のカラーフィルタ１４の製造方法と類似するので、同様の工程については説明を省略し、異なる工程について以下に説明する。
【００６３】
本実施の形態では、実施の第１形態における有色感光性材料である有色レジストを透明絶縁性基板１１上に塗布する工程と、図５に示す参照符４３の方向から露光を施す工程とに代えて、支持体フィルム１３１上に、有色レジスト層１３０を形成する工程と、支持体フィルム１３１上に形成された有色レジスト層１３０を透明絶縁性基板１１上に貼着する工程と、図１１に示す参照符４４の方向から露光を施す工程とを行う。
【００６４】
図９は、透明絶縁性基板１１上に、ブラックマトリクスパターン１２を形成した後、有色有機フィルム１３２を貼着した状態を示す図である。
【００６５】
まず、支持体である支持体フィルム１３１上に、有色感光性材料、たとえば有色有機レジストを塗布し乾燥させることによって、感光性を有する有色層である有色レジスト層１３０を形成する。これによって、支持体フィルム１３１上に有色レジスト層１３０が形成された有色有機フィルム１３２を得る。有色レジスト層１３０は、光が照射された部分が硬化する感光性を有する材料で形成される。支持体フィルム１３１には、後述する有色レジスト層１３０に対する露光工程において露光に使用される光を透過させる性質を有するものが用いられる。たとえば、後述する有色レジスト層１３０に対する露光工程において３６５ｎｍ近傍の紫外線を使用する場合には、支持体フィルム１３１に３６５ｎｍ近傍の紫外線を透過させる性質を有するものを用いた有色有機フィルム１３２、具体的には富士写真フィルム株式会社製のトランサーフィルム（商品名）などを用いる。また支持体フィルム１３１の厚みは、透明絶縁性基板１１の厚みよりも薄くなっている。
【００６６】
得られた有色有機フィルム１３２を、実施の第１形態と同様にして所定のパターンのブラックマトリクスパターン１２が形成された透明絶縁性基板１１上に貼着する。すなわち、支持体フィルム１３１上に形成された有色レジスト層１３０を透明絶縁性基板１１上に貼着することによって、透明絶縁性基板１１上に有色レジスト層１３０を形成する。このようにして、有色レジスト層１３０を透明絶縁性基板１１上に均一に、高歩留で形成することができ、半透過型液晶表示装置１に使用した場合の色特性のばらつきを小さくすることができる。
【００６７】
形成された有色レジスト層１３０に対して、以下のように露光を施す。
図１０は、透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３０に対して、透明絶縁性基板１１に接しない表面側から光を照射した状態を示す図である。実施の第１形態と同様にして、所定のパターンに形成されたフォトマスク１７を用いて、透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３０に対して、透明絶縁性基板１１に接しない表面側、すなわち参照符４２の方向から光を照射し、透過型表示領域４０に対応する位置に硬化部１６０ａを形成する。支持体フィルム１３１は、前述のように露光に使用される光を透過させる性質を有するので、支持体フィルム１３１を透過させて有色レジスト層１３０を露光することができる。
【００６８】
図１１は、反射型表示領域４１に対応する位置および透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３０に対して、透明絶縁性基板１１に接する表面側から光を照射した状態を示す図である。透明絶縁性基板１１に接しない表面側からの露光処理が施された透明絶縁性基板１１を裏返し、所定のパターンに形成されたフォトマスク１９を用いて、反射型表示領域４１に対応する位置および透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３０に対して、透明絶縁性基板１１に接する表面側、すなわち参照符４４の方向から光を照射し、反射型表示領域４１に対応する位置に硬化部１６０ｃと未硬化部１６０ｂとを形成する。このとき、透明絶縁性基板１１上に形成される有色レジスト層１３０は、表面上に支持体フィルム１３１を有し、支持体フィルム１３１が有色レジスト層１３０の保護層として機能するので、有色レジスト層１３０を傷つけることなく、透明絶縁性基板１１を裏返して光を照射することができる。すなわち、透明絶縁性基板１１を裏返して露光装置内の露光ステージに保持しても有色レジスト層１３０に傷などは発生しないので、図１１に示す工程では、図１０に示す工程で使用する露光装置と同じ露光装置を使用して露光を施すことができる。したがって、本実施形態では、透過型液晶表示装置用のカラーフィルタまたは反射型液晶表示装置用のカラーフィルタの製造設備において、透明絶縁性基板１１の一方の表面側から光を照射できるように露光装置を設けるだけで、有色レジスト層１３０に対して透明絶縁性基板１１の両表面側から光を照射することができる。
【００６９】
以上のように露光を施すことによって、実施の第１形態と同様に、透過型表示領域４０に対応する位置に硬化部１６０ａが形成され、反射型表示領域４１に対応する位置に硬化部１６０ｃと未硬化部１６０ｂとが形成される。
【００７０】
なお、図１０および図１１に示す露光工程では、露光に使用する露光装置の焦点位置がずれると、パターン精度が低下する。この焦点位置のずれは、図１０に示す露光工程では、投影レンズを有する逐次式露光装置（別称：ステップアンドリピート式露光装置）を用いる場合には焦点位置を補正する機構によって、またプロキシミティギャップ方式露光装置を用いる場合には露光ステージの高さを調整する機構によって最小限に抑えることができる。
【００７１】
これに対して、図１１に示す露光工程では、支持体フィルム１３１の厚みよりも厚い厚みを有する透明絶縁性基板１１を介して有色レジスト層１３０を露光するので、図１０に示す露光工程よりも焦点位置がずれやすく、前述の焦点位置を補正する機構または露光ステージの高さを調整する機構などを用いても、焦点位置のずれを抑制することは難しい。したがって、この場合には、露光に用いるフォトマスク１９の設計値を補正することによって、焦点位置のずれによるパターン精度への影響を抑える。
【００７２】
図１２は、露光量とフォトマスクの設計値に対する線幅シフト量との関係を示す図であり、図１２において、横軸は露光量（ｍＪ／ｃｍ^２）を示し、縦軸はフォトマスクの設計値に対する線幅シフト量（μｍ）を示す。ここで、フォトマスクの設計値に対する線幅シフト量とは、露光によって得られるパターンの線幅のフォトマスクの設計値からのずれのことである。図１２（ａ）は、有色レジスト層１３０が赤色（Ｒ）のレジストで形成された場合を示す図であり、図１２（ｂ）は、緑色（Ｇ）のレジストで形成された場合を示す図であり、図１２（ｃ）は、青色（Ｂ）のレジストで形成された場合を示す図である。図１２では、有色レジスト層１３０に対して、透明絶縁性基板１１に接しない表面側から露光を施した場合１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂと、透明絶縁性基板１１に接する表面側から露光を施した場合１０１Ｒ、１０１Ｇおよび１０１Ｂとを示す。また図１２では、有色レジスト層１３０に対して、透明絶縁性基板１１に接しない表面側から施す露光を表面露光と表記し、透明絶縁性基板１１に接する表面側から施す露光を裏面露光と表記する。なお、露光に際し、露光装置にはプロキシミティギャップ方式露光装置を使用し、露光ステージの高さを補正する機構は使用しなかった。
【００７３】
図１２に示すように、赤色、緑色および青色のいずれの有色レジスト層１３０の場合も、透明絶縁性基板１１に接しない表面側から露光を施した場合１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの線幅シフト量よりも、透明絶縁性基板１１に接する表面側から露光を施した場合１０１Ｒ、１０１Ｇおよび１０１Ｂの線幅シフト量の方が大きくなっているけれども、透明絶縁性基板１１に接する表面側から露光を施した場合１０１Ｒ、１０１Ｇおよび１０１Ｂの線幅シフト量は、露光量の増加に伴って増加し、透明絶縁性基板１１に接する表面側から露光を施した場合１０１Ｒ、１０１Ｇおよび１０１Ｂの露光量と線幅シフト量との関係は安定している。したがって、露光量と線幅シフト量との関係を考慮してフォトマスクの設計値を補正することによって、透明絶縁性基板１１に接する表面側からの露光においても所望の線幅を確保し、高いパターン精度を得ることができる。
【００７４】
なお、前述の実施の第１形態における図５に示す露光工程においても、本実施形態と同様に、露光に使用するフォトマスク１８の設計値を補正することによって、焦点位置のずれによるパターン精度への影響を抑えることができる。
【００７５】
図１３は、有色レジスト層１３０から支持体フィルム１３１を剥離する様子を示す図である。透明絶縁性基板１１に接する表面側からの露光処理後、有色レジスト層１３０から支持体フィルム１３１を剥離する。支持体フィルム１３１の剥離方法としては、粘着テープなどを使用して剥離する方法が多用されている。
【００７６】
図１４は、赤色レジストパターン１３０Ｒを形成した状態を示す図である。支持体フィルム１３１が剥離された透明絶縁性基板１１に対して、実施の第１形態と同様にして現像処理を施すことによって、前述の図１３に示す硬化部１６０ａおよび硬化部１６０ｃ以外の不要な有色レジスト層１３０を除去する。これによって、実施の第１形態と同様に、反射型表示領域４１に対応する位置の有色レジスト層１３０の厚みｄ１が、透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３０の厚みｄ２よりも薄い（ｄ１＜ｄ２）赤色レジストパターン１３０Ｒが形成される。
【００７７】
図１５は、露光量と露光によって得られるパターンの厚みとの関係を示す図であり、図１５において、横軸は露光量（ｍＪ／ｃｍ^２）を示し、縦軸は厚み（μｍ）を示す。図１５（ａ）は、有色レジスト層１３０が赤色（Ｒ）のレジストで形成された場合を示す図であり、図１５（ｂ）は、緑色（Ｇ）のレジストで形成された場合を示す図であり、図１５（ｃ）は、青色（Ｂ）のレジストで形成された場合を示す図である。図１５では、有色レジスト層１３０に対して、透明絶縁性基板１１に接しない表面側から露光を施した場合１０２Ｒ、１０２Ｇおよび１０２Ｂと、透明絶縁性基板１１に接する表面側から露光を施した場合１０３Ｒ、１０３Ｇおよび１０３Ｂとを示す。また図１５では、図１２と同様に、有色レジスト層１３０に対して、透明絶縁性基板１１に接しない表面側から施す露光を表面露光と表記し、透明絶縁性基板１１に接する表面側から施す露光を裏面露光と表記する。
【００７８】
図１５に示すように、赤色、緑色および青色のいずれの有色レジスト層１３０の場合も、透明絶縁性基板１１に接する表面側から露光を施した場合１０３Ｒ、１０３Ｇおよび１０３Ｂに得られるパターンの厚みは露光量の増加に伴って増加し、露光量と透明絶縁性基板１１に接する表面側から露光を施した場合１０３Ｒ、１０３Ｇおよび１０３Ｂに得られるパターンの厚みとの関係は安定している。また透明絶縁性基板１１に接する表面側から露光を施した場合１０３Ｒ、１０３Ｇおよび１０３Ｂに得られるパターンの厚みは、透明絶縁性基板１１に接しない表面側から露光を施した場合１０２Ｒ、１０２Ｇおよび１０２Ｂに得られるパターンの厚みを１としたときの０．５以下になっている。したがって、前述の図１１に示す工程において、反射型表示領域４１に対応する位置および透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３０に対し、透明絶縁性基板１１に接する表面側から照射する光の照射量によって、反射型表示領域４１に対応する位置の有色レジスト層１３０の厚みｄ１を決定することができる。また前記厚みｄ１を、容易に透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３０の厚みｄ２の０．５倍以下（ｄ１≦０．５ｄ２）にすることができる。
【００７９】
図１６は、カラーフィルタ１４０を形成した状態を示す図である。赤色レジストパターン１３０Ｒと同様にして、緑色レジストパターン１３０Ｇおよび青色レジストパターン１３０Ｂを順に形成する。
【００８０】
以上の工程以外は、実施の第１形態と同様にして、カラーフィルタ１４０を得る。
【００８１】
以上のように、本実施形態によるカラーフィルタ１４０の製造方法では、実施の第１形態と同様に、前述の図１０および図１１に示す露光工程において露光量を変化させることによって、反射型表示領域４１に対応する位置の有色レジスト層１３０の厚みｄ１を変えることができるので、容易に反射型表示領域４１に対応する位置における光学特性を広い範囲で変更することができる。したがって、透過型表示と反射型表示との両方の表示を実現する半透過型液晶表示装置２に使用した場合、反射型表示領域４１における色特性を、透過型表示領域４０における色特性に近づけることができ、色再現範囲が広く明るい表示を実現することのできるカラーフィルタ１４０を得ることができる。
【００８２】
また、実施の第１形態と同様に、反射型表示領域４１に対応する位置の有色レジスト層１３０は、他の層を介することなく透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３０と同時に透明絶縁性基板１１上に形成された後、厚みを調整されるので、前記厚みｄ１のばらつきを小さくすることができ、半透過型液晶表示装置２に使用した場合の透過型表示領域４０および反射型表示領域４１における色特性のばらつきを小さくすることができる。
【００８３】
また、実施の第１形態と同様に、前述の図１１に示す工程において照射する光の照射量によって、前記厚みｄ１を決定することができるので、前記厚みｄ１のばらつきを極めて小さくすることができ、均一な色特性を得ることができる。また前記厚みｄ１を、容易に前記厚みｄ２の０．５倍以下（ｄ１≦０．５ｄ２）にすることができる。
【００８４】
図１７は、カラーフィルタ１４０を備える半透過型液晶表示装置２の反射型表示領域４１における光学特性１０４および透過型表示領域４０における光学特性１０５、ならびに一般的な反射型液晶表示装置における光学特性１０６を示す図である。図１７において、横軸は色再現範囲（％）を示し、縦軸は白表示時の透過率（％）を示す。また図１７において、反射型表示領域４１における光学特性１０４は、反射型表示領域４１に対応する位置の有色レジスト層１３０の厚みｄ１を変化させ白表示時の透過率を変化させたときの反射型表示領域４１における色再現範囲の変化を示す。
【００８５】
図１７に示すように、カラーフィルタ１４０を備える半透過型液晶表示装置２では、反射型表示領域４１における光学特性１０４を、透過型表示領域４０における光学特性１０５に近づけ、色再現範囲が広く明るい表示を実現することができる。また、反射型表示領域４１における光学特性１０４を、一般的な反射型液晶表示装置の光学特性１０６に近づけ、より明るい表示を実現することもできる。
【００８６】
以上に述べたように、本発明の第１および第２の実施の形態では、赤色、緑色および青色の各色の有色レジストパターンは、赤色レジストパターン、緑色レジストパターンおよび青色レジストパターンの順に形成されるけれども、これに限定されることなく、どのような順序で形成してもよい。また有色レジストパターンの色は、赤色、緑色および青色の３色であるけれども、これに限定されることなく、他の色の有色レジストパターンを形成し、それらの有色レジストパターンを透過する光を混色することによってカラー表示を実現してもよい。
【００８７】
また、ブラックマトリクスパターン１２は、金属膜によって形成されるけれども、これに限定されることなく、遮光性および感光性を有する樹脂、たとえばブラックマトリクス用有色レジストを用いて形成してもよい。この場合には、透明絶縁性基板１１上に、スピンコータなどによってブラックマトリクス用有色レジストなどを塗布する、または表面上にブラックマトリクス用有色レジストなどが塗布された有色有機フィルムを貼着することによって有色レジスト層を形成し、フォトリソグラフィプロセスによって、所定のパターンのブラックマトリクスパターン１２を形成する。
【００８８】
また、有色レジスト層１３，１３０は、光が照射された部分が硬化する感光性を有する材料で形成されるけれども、これに限定されることなく、光が照射された部分が現像剤に対して可溶な状態に変化する感光性を有する材料で形成してもよい。この場合には、前述の露光工程において用いるフォトマスクのパターンを変更する。
【００８９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、反射型表示に使用される領域における透過率を向上させ、透過型表示に使用される領域における透過率よりも高くすることができるので、透過型表示と反射型表示との両方の表示を実現する液晶表示装置に使用した場合、反射型表示領域における色特性を、透過型表示領域における色特性に近づけることができ、色再現範囲が広く明るい表示を実現することのできるカラーフィルタを得ることができる。
【００９０】
また本発明によれば、反射型表示に使用される領域の有色層の厚みのばらつきを小さくすることができるので、透過型表示と反射型表示との両方の表示を実現する液晶表示装置に使用した場合の透過型表示領域および反射型表示領域における色特性のばらつきを小さくすることができる。
【００９１】
また本発明によれば、反射型表示に使用される領域における透過率をさらに向上させることができるので、より明るい表示を実現することができる。
【００９２】
また本発明によれば、透過型表示と反射型表示との両方において、色再現範囲が広く明るい表示の可能な液晶表示装置を実現することができる。
【００９３】
また本発明によれば、反射型表示に使用される領域に、透過型表示に使用される領域の有色層の厚みよりも薄い厚みの有色層を形成し、反射型表示に使用される領域における透過率を向上させ、透過型表示に使用される領域における透過率よりも高くすることができるので、透過型表示と反射型表示との両方の表示を実現する液晶表示装置に使用した場合、反射型表示領域における色特性を、透過型表示領域における色特性に近づけることができ、色再現範囲が広く明るい表示を実現することのできるカラーフィルタを得ることができる。
【００９４】
また本発明によれば、反射型表示に使用される領域となるべく予め定められる位置および透過型表示に使用される領域となるべく予め定められる位置の有色層に対し、基板に接する表面側から照射する光の照射量によって、反射型表示に使用される領域の有色層の厚みを決定することができるので、反射型表示に使用される領域の有色層の厚みのばらつきを極めて小さくすることができ、均一な色特性を得ることができる。
【００９５】
また本発明によれば、感光性を有する有色層を基板上に均一に、高歩留で形成することができ、色特性のばらつきを小さくすることができるとともに、透過型液晶表示装置用のカラーフィルタまたは反射型液晶表示装置用のカラーフィルタの製造設備において、基板の一方の表面側から光を照射できるように露光装置を設けるだけで、有色層に対して基板の両表面側から光を照射することができる。
【００９６】
また本発明によれば、製造工程数を増加させることなく、基板上に感光性を有する有色層を均一に形成することができ、色特性のばらつきを小さくすることができるので、生産性がよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるカラーフィルタ１４を備える半透過型液晶表示装置１の構成を簡略化して示す底面図である。
【図２】図１に示す半透過型液晶表示装置１の切断面線Ａ−Ａにおける断面構成を示す断面図である。
【図３】透明絶縁性基板１１上に、ブラックマトリクスパターン１２および有色レジスト層１３を形成した状態を示す図である。
【図４】透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３に対して、透明絶縁性基板１１に接しない表面側から光を照射した状態を示す図である。
【図５】反射型表示領域４１に対応する位置および透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３に対して、透明絶縁性基板１１に接する表面側から光を照射した状態を示す図である。
【図６】赤色レジストパターン１３Ｒを形成した状態を示す図である。
【図７】カラーフィルタ１４を形成した状態を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態であるカラーフィルタ１４０を備える半透過型液晶表示装置２の構成を簡略化して示す概略断面図である。
【図９】透明絶縁性基板１１上に、ブラックマトリクスパターン１２を形成した後、有色有機フィルム１３２を貼着した状態を示す図である。
【図１０】透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３０に対して、透明絶縁性基板１１に接しない表面側から光を照射した状態を示す図である。
【図１１】反射型表示領域４１に対応する位置および透過型表示領域４０に対応する位置の有色レジスト層１３０に対して、透明絶縁性基板１１に接する表面側から光を照射した状態を示す図である。
【図１２】露光量とフォトマスクの設計値に対する線幅シフト量との関係を示す図である。
【図１３】有色レジスト層１３０から支持体フィルム１３１を剥離する様子を示す図である。
【図１４】赤色レジストパターン１３０Ｒを形成した状態を示す図である。
【図１５】露光量と露光によって得られるパターンの厚みとの関係を示す図である。
【図１６】カラーフィルタ１４０を形成した状態を示す図である。
【図１７】カラーフィルタ１４０を備える半透過型液晶表示装置２の反射型表示領域４１における光学特性１０４および透過型表示領域４０における光学特性１０５、ならびに一般的な反射型液晶表示装置における光学特性１０６を示す図である。
【図１８】カラーフィルタ５５を備える半透過型液晶表示装置５の構成を簡略化して示す底面図である。
【図１９】図１８に示す半透過型液晶表示装置５の切断面線Ｂ−Ｂにおける断面構成を示す断面図である。
【図２０】カラーフィルタ８３を備える半透過型液晶表示装置８の構成を簡略化して示す底面図である。
【図２１】図２０に示す半透過型液晶表示装置８の切断面線Ｃ−Ｃにおける断面構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１　半透過型液晶表示装置
２　半透過型液晶表示装置
１０　カラーフィルタ基板
１１，２１　透明絶縁性基板
１２　ブラックマトリクスパターン
１３，１３０　有色レジスト層
１３Ｒ，１３０Ｒ　赤色レジストパターン
１３Ｇ，１３０Ｇ　緑色レジストパターン
１３Ｂ，１３０Ｂ　青色レジストパターン
１４，１４０　カラーフィルタ
１５　透明電極膜
１６ａ，１６ｃ，１６０ａ，１６０ｃ　硬化部
１６ｂ，１６０ｂ　未硬化部
１７，１８，１９　フォトマスク
２０　対向基板
２２　ソース電極配線
２３　ゲート電極配線
２４　透過型表示用透明電極
２５　反射型表示用反射電極
３０　液晶層
４０　透過型表示領域
４１　反射型表示領域
１３１　支持体フィルム
１３２　有色有機フィルム[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device that realizes both a transmissive display and a reflective display, a color filter used therefor, and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
The liquid crystal display device is characterized by its thinness and low power consumption, such as office automation (OA) devices such as word processors and personal computers, portable information terminal devices such as electronic notebooks and mobile phones, and liquid crystal monitors. It is widely used for a camera-integrated video tape recorder (abbreviation: VTR) and a personal television.
[0003]
2. Description of the Related Art A liquid crystal display device is a display device such as a cathode-ray tube (CRT) display device, an electroluminescence (electroluminescence) display device, and a plasma display panel (PDP). In contrast to this, it does not emit light by itself, so a light source is required. As a light source of the liquid crystal display device, a device provided with a fluorescent tube called a backlight is used. This backlight is installed behind one of a pair of substrates forming the liquid crystal display device, and the backlight is provided. 2. Description of the Related Art A transmissive liquid crystal display device that performs display by switching transmission and blocking of light from the camera, that is, backlight light, by a liquid crystal panel is often used. However, when the transmission type liquid crystal display device is used for a portable information terminal device or the like, there are the following problems. The power consumption of the backlight provided in the transmissive liquid crystal display device is so large that it accounts for more than half of the total power consumption of the device, so that the power consumption of the transmissive liquid crystal display device inevitably increases. Such a transmissive liquid crystal display device, which consumes a large amount of power, is frequently used outdoors at all times, and when used in a portable information terminal device that is mostly driven by a battery, the power consumption of the battery is severe. , Can not be used for a long time. Further, since the transmissive liquid crystal display device always uses the backlight light, when the surroundings are very bright, the display light is relatively darker than the surrounding light, and the visibility is reduced. Further, if the backlight light is increased to make the display light brighter, the power consumption of the liquid crystal display device increases.
[0004]
Therefore, in order to reduce power consumption, portable information terminal devices and the like are provided with a reflective film instead of a backlight, and the reflected light obtained by reflecting ambient light with the reflective film is used as a light source. 2. Description of the Related Art A reflection type liquid crystal display device which performs display by switching between transmission and cutoff by a liquid crystal panel is used. As a display mode of the reflection type liquid crystal display device, polarization such as a twisted nematic (abbreviation: TN) mode and a super twisted nematic (abbreviation: STN) mode widely used in a transmission type liquid crystal display device. A display mode using a plate and a display mode not using a polarizing plate capable of bright display, for example, a phase transition type guest-host mode disclosed in JP-A-4-75022 and JP-A-9-133930 have been developed. ing. However, since the reflection type liquid crystal display device uses the reflected light of the surrounding light, when the surroundings are dark, there is a problem that the amount of light is insufficient and the visibility is extremely reduced.
[0005]
As described above, there are problems when the transmission type liquid crystal display device and the reflection type liquid crystal display device are used for portable information terminal equipment. As means for solving this problem, development and commercialization of a liquid crystal display device that realizes both transmission type display and reflection type display, such as a liquid crystal display device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-101992, have been proposed. Is being actively promoted. Hereinafter, such a liquid crystal display device that realizes both the transmissive display and the reflective display is also referred to as a “semi-transmissive liquid crystal display device”.
[0006]
In order to realize color display of a liquid crystal display device, a method of forming a color filter on one of a pair of substrates forming a liquid crystal display device is used in a transmission type liquid crystal display device and a reflection type liquid crystal display device. . In the transflective liquid crystal display device, a color filter is used to realize color display, similarly to the transmissive liquid crystal display device and the reflective liquid crystal display device.
[0007]
The transmission type liquid crystal display device and the reflection type liquid crystal display device use different types of light sources and light passing paths for display, so that the transmission type liquid crystal display device and the reflection type liquid crystal display device have different color filters, respectively. Is used. Therefore, when a color filter for a transmissive liquid crystal display device or a color filter for a reflective liquid crystal display device is used in a transflective liquid crystal display device, the following problems occur.
[0008]
In a transmissive liquid crystal display device, color display is possible by passing backlight light through a color filter through a liquid crystal layer. That is, the number of times light passes through the color filter is one. Therefore, the influence of the decrease in the amount of light transmission due to the absorption of light by the color filter is small, and the color filter can be formed with a high density. Therefore, the color filter for the transmission type liquid crystal display device has a wide color reproduction range. Therefore, it is formed at a high concentration. When the color filter for the transmissive liquid crystal display device is used in the transflective liquid crystal display device, the transmissivity in the transmissive display region becomes approximately 32% after the visibility correction, whereas the transmissivity in the reflective display region becomes about 32%. The transmittance is about 11%, and the color reproduction range is extremely wide, but the display characteristics are very dark.
[0009]
On the other hand, in a reflective liquid crystal display device, ambient light once passes through a color filter, reaches a reflection film provided on an opposite substrate via a liquid crystal layer, and light reflected by the reflection film is again transmitted through the color filter through the liquid crystal layer. , Color display becomes possible. That is, the number of times light passes through the color filter is two times. Therefore, since the color filter absorbs light to greatly reduce the amount of transmitted light, the color filter for the reflection type liquid crystal display device is formed with a low density to ensure brightness. When this color filter for a reflective liquid crystal display device is used in a transflective liquid crystal display device, the amount of light transmitted in the transmissive display region becomes extremely large, so that it becomes difficult to discriminate colors and the color reproduction range becomes extremely large. Narrows.
[0010]
As a technique for solving such a problem, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-286178. According to the technique disclosed in this publication, a color filter provided in each pixel portion is formed with a colored portion and an uncolored portion, thereby successfully improving the transmittance of a liquid crystal display device having a color filter. are doing.
[0011]
In addition, color filters for transflective liquid crystal display devices have been developed. For example, a color filter 55 has been developed in which a colored resist pattern having appropriate color characteristics is arranged in a region used for transmission type display and a region used for reflection type display. FIG. 18 is a simplified bottom view showing the configuration of the transflective liquid crystal display device 5 including the color filter 55, and FIG. 19 is a cut-away line BB of the transflective liquid crystal display device 5 shown in FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration in FIG. In FIG. 18, the transparent insulating substrate 51, the black matrix pattern 52, the transparent electrode film 56, and the liquid crystal layer 70 will not be described because the drawings are complicated and understanding is difficult.
[0012]
The transflective liquid crystal display device 5 includes a color filter substrate 50, a counter substrate 60, and a liquid crystal layer 70 sandwiched between the color filter substrate 50 and the counter substrate 60. The color filter substrate 50 includes a transparent insulating substrate 51, a black matrix pattern 52, a transmissive display colored resist pattern 53 corresponding to the transmissive display area 90, and a reflective colored display pattern corresponding to the reflective display area 91. A color filter 55 including the resist pattern 54 and a transparent electrode film 56 are formed. On the counter substrate 60, a source electrode wiring 62, a gate electrode wiring 63, a transmission type display transparent electrode 64 corresponding to the transmission type display area 90, and a reflection type corresponding to the reflection type display area 91 are formed on a transparent insulating substrate 61. The display reflection electrode 65 and a TFT element portion (not shown) are formed.
[0013]
The transmissive display colored resist pattern 53 is composed of a red resist pattern 53R colored red (R), a green resist pattern 53G colored green (G), and a blue resist pattern 53G. B) and a blue resist pattern 53B which is colored, and is formed at a high density so that the color reproduction range with respect to light from the backlight is widened. The reflective display colored resist pattern 54 includes a red resist pattern 54R colored red, a green resist pattern 54G colored green, and a blue resist pattern 54B colored blue, and has a high light transmittance. It is formed with such a low concentration. As a result, a bright color display with a wide color reproduction range is realized.
[0014]
In the technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-29012, bright color display is realized by forming a colored portion and an uncolored portion on a color filter corresponding to a reflective display region. .
[0015]
Another technique is to form a transparent resist pattern at a position corresponding to a predetermined area to be used for reflective display, and then apply a colored resist by a spin coater or the like, so that a colored resist is formed on the transparent resist pattern. The thickness of the colored resist layer in the area used for reflective display is determined by using the step between the part where the transparent resist pattern is formed and the part where the transparent resist pattern is not formed. Also, a color filter 83 formed so as to be thinner than the thickness of the colored resist layer in the region is developed. FIG. 20 is a simplified bottom view showing the configuration of the transflective liquid crystal display device 8 including the color filter 83. FIG. 21 is a sectional view taken along line CC of the transflective liquid crystal display device 8 shown in FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration in FIG. In FIG. 20, the description of the transparent insulating substrate 51, the black matrix pattern 52, the transparent electrode film 56, and the liquid crystal layer 70 is omitted because the drawings are complicated and understanding is difficult. Since the transflective liquid crystal display device 8 is similar to the transflective liquid crystal display device 5 shown in FIGS. 18 and 19, corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0016]
The transflective liquid crystal display device 8 includes a color filter substrate 80, a counter substrate 60, and a liquid crystal layer 70 sandwiched between the color filter substrate 80 and the counter substrate 60. On the color filter substrate 80, a color filter 83 including a black matrix pattern 52, a transparent resist pattern 81 and a colored resist pattern 82 and a transparent electrode film 56 are formed on a transparent insulating substrate 51. The colored resist pattern 82 includes a red resist pattern 82R colored red, a green resist pattern 82G colored green, and a blue resist pattern 82B colored blue.
[0017]
In the color filter 83, since the transparent resist pattern 81 is formed between the colored resist pattern 82 in the reflective display area 91 and the transparent insulating substrate 51, the thickness t1 of the colored resist pattern 82 in the reflective display area 91 is changed. Can be made smaller than the thickness t2 of the colored resist pattern 82 in the transmissive display region 90. Thereby, the transmittance in the reflective display area 91 has been successfully improved.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
However, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-286178 only shows the configuration of a color filter in a transmission type liquid crystal display device or a reflection type liquid crystal display device. Even when applied to a liquid crystal display device, good color display cannot be realized.
[0019]
Also, in the configuration of the color filter 55 shown in FIGS. 18 and 19, if the alignment accuracy of the transmission-type display colored resist pattern 53 and the reflection-type display colored resist pattern 54 or the finishing accuracy of each pattern is poor, the transmission is not possible. The colored resist pattern 53 for pattern display and the colored resist pattern 54 for reflective display may overlap, or a gap may be generated between the colored resist pattern 53 for transmissive display and the colored resist pattern 54 for reflective display. When the transmissive display colored resist pattern 53 and the reflective display colored resist pattern 54 overlap with each other, the cell gap of the liquid crystal panel may not be uniform and display failure may occur. When a gap is formed between the transmission-type display colored resist pattern 53 and the reflection-type display colored resist pattern 54, a part of the backlight light or the reflected light reflected by the reflection film passes through the gap. Since the light does not pass through the color filter, the color reproduction range may be significantly reduced.
[0020]
Light may pass through the overlap between the transmission-type colored resist pattern 53 and the reflective-type colored resist pattern 54 and the gap between the transmission-type colored resist pattern 53 and the reflective-type colored resist pattern 54. In order to prevent this, it is conceivable to form a black matrix pattern at the boundary between the transmissive display colored resist pattern 53 and the reflective display colored resist pattern 54. Although the formation of the black matrix pattern makes the cell gap uniform and widens the color reproduction range, there is a problem that the pixel aperture ratio is greatly reduced.
[0021]
Also, in the color filter for the transmission type liquid crystal display device and the color filter for the reflection type liquid crystal display device, patterns of each color of R, G and B are formed by a single photolithography process. In the filter 55, the pattern of each color of R, G, and B is formed by two photolithography processes, so that there is a concern that the cost increases and the yield decreases.
[0022]
In the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-29012, a colored portion and an uncolored portion are formed in a color filter corresponding to a reflective display area, so that reflected light reflected by a reflective film is formed. Are passed through the uncolored portion of the color filter and do not pass through the colored portion. Therefore, the light that has passed through the uncolored portion is included in the display light, and the color reproduction range is narrowed.
[0023]
In the color filter 83 shown in FIGS. 20 and 21, the colored resist pattern 82 in the reflective display area 91 is formed by forming a transparent resist pattern 81 and then applying a colored resist to the colored resist pattern 82 in the transmissive display area 90. It is formed simultaneously with the resist pattern 82. At this time, the colored resist pattern 82 is formed based on the thickness of the colored resist pattern 82 in the transmission display area 90 such that the color resist pattern 82 in the transmission display area 90 has a desired thickness. That is, the thickness t1 of the colored resist pattern 82 formed on the transparent resist pattern 81 in the reflective display area 91 is equal to the thickness of the transparent resist pattern 81 in the lower layer and the thickness of the colored resist pattern 82 formed in the transmissive display area 90. The accuracy of the thickness t1 of the colored resist pattern 82 in the reflective display area 91 is lower than the accuracy of the thickness t2 of the colored resist pattern 82 in the transmissive display area 90 because the accuracy is determined by t2. Therefore, the variation in the thickness t1 of the colored resist pattern 82 in the reflective display area 91 is larger than the variation in the thickness t2 of the colored resist pattern 82 in the transmissive display area 90. The light transmission amount greatly varies, and the color characteristics vary greatly.
[0024]
In order to further improve the transmittance in the reflective display area 91 and obtain a brighter display, the thickness t1 of the colored resist pattern 82 in the reflective display area 91 is changed to the thickness t2 of the colored resist pattern 82 in the transmissive display area 90. It is conceivable to further reduce the thickness as compared with. In this case, the thickness t2 of the colored resist pattern 82 in the transmissive display area 90 is not changed, and only the thickness t1 of the colored resist pattern 82 in the reflective display area 91 is reduced. Need to be thicker. However, if a transparent resist pattern 81 is formed thick and a colored resist is applied thereon by a spin coater or the like, radial unevenness occurs, so that the colored resist pattern 82 cannot be formed uniformly on the substrate. Therefore, in the configuration of the color filter 83, the thickness t1 of the colored resist pattern 82 in the reflective display area 91 is made thinner than the thickness t2 of the colored resist pattern 82 in the transmissive display area 90. In particular, t1 is reduced to t2. It is difficult to make it smaller than 0.5 times (t1 <0.5t2).
[0025]
An object of the present invention is to form a resist pattern of each color of R, G and B of a color filter used in a liquid crystal display device for realizing both transmission type display and reflection type display once each. An object of the present invention is to provide a color filter having a small variation in color characteristics in a transmissive display area and a reflective display area, a method of manufacturing the same, and a liquid crystal display device including the color filter.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a color filter formed on a substrate and having a region used for a transmissive display and a region used for a reflective display, wherein a thickness of a colored layer in the region used for the reflective display is provided. d1 is a color filter characterized in that it is thinner (d1 <d2) than the thickness d2 of the colored layer in the area used for the transmissive display.
[0027]
According to the present invention, the color filter is formed on the substrate, has a region used for transmissive display and a region used for reflective display, and has a colored layer in the region used for the reflective display. Is smaller than the thickness d2 of the colored layer in the area used for the transmissive display (d1 <d2). With this, the transmittance in the area used for the reflective display can be improved and higher than the transmittance in the area used for the transmissive display. When used in a liquid crystal display device that realizes both displays, the color characteristics in the reflective display area can be made closer to the color characteristics in the transmissive display area, and a color with a wide color reproduction range and a bright display can be realized. A filter can be obtained.
[0028]
Further, in the invention, it is preferable that a colored layer in a region used for the reflective display is formed in contact with the substrate.
[0029]
According to the invention, the colored layer in the area used for the reflective display is formed in contact with the substrate. That is, after the colored layer in the region used for the reflective display is formed on the substrate at the same time as the colored layer in the region used for the transmissive display without the interposition of another layer, the thickness is adjusted. Therefore, the thickness d1 of the colored layer in the area used for the reflective display is not affected by the thickness of other layers and the thickness d2 of the colored layer in the area used for the transmissive display. Therefore, since the variation in the thickness d1 can be reduced, the color characteristics in the transmissive display area and the reflective display area when used in a liquid crystal display device that realizes both transmissive display and reflective display are provided. Can be reduced.
[0030]
In the present invention, the thickness d1 is not more than 0.5 times the thickness d2 (d1 ≦ 0.5d2).
[0031]
According to the present invention, the thickness d1 is equal to or less than 0.5 times the thickness d2 (d1 ≦ 0.5d2). Thus, the transmittance in the area used for the reflection type display can be further improved, so that a brighter display can be realized.
[0032]
According to another aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device including the color filter.
[0033]
According to the invention, a liquid crystal display device includes the color filter. This makes it possible to realize a liquid crystal display device capable of performing a bright display with a wide color reproduction range in both the transmissive display and the reflective display.
[0034]
Further, the present invention is a method of manufacturing a color filter having a region used for transmission type display and a region used for reflection type display, a step of forming a photosensitive colored layer on a substrate, For the colored layer having photosensitivity, a cured portion is formed at a predetermined position to be an area used for the transmissive display, and cured at a predetermined position to be an area used for the reflective display. A method for producing a color filter, comprising the steps of: exposing to light so that a portion and an uncured portion are formed; and removing a colored layer having photosensitivity other than the cured portion. .
[0035]
According to the present invention, a color filter having a region used for a transmissive display and a region used for a reflective display is formed on a substrate by forming a photosensitive colored layer; and On the other hand, a cured portion is formed at a predetermined position to be an area used for the transmissive display, and a cured portion and an uncured portion are formed at a predetermined position to be an area used for the reflective display. As described above, it is manufactured through a step of performing exposure and a step of removing the colored layer other than the cured portion. The thickness d1 of the colored layer in the area used for the reflective display can be changed by changing the exposure amount in the step of performing the above-described exposure, so that the thickness d1 in the area used for the reflective display can be easily changed. Optical characteristics can be changed in a wide range. In other words, by one photolithography process, the colored region having a thickness d1 (d1 <d2) smaller than the thickness d2 of the colored layer in the region used for the transmissive display is formed in the region used for the reflective display. A layer can be formed to improve the transmittance in a region used for the reflective display, and to increase the transmittance in a region used for the reflective display. Thus, when used in a liquid crystal display device that realizes both a transmissive display and a reflective display, the color characteristics in the reflective display region can be made closer to the color characteristics in the transmissive display region, A color filter that can realize a bright display with a wide reproduction range can be obtained. The colored layer in the region used for the reflective display is formed on the substrate at the same time as the colored layer in the region used for the transmissive display without the interposition of another layer, and then has a thickness. Since the thickness is adjusted, the thickness d1 of the colored layer in the area used for the reflective display is not affected by the thickness d2 of the colored layer in the area used for the transmissive display and the thickness of another layer. . Therefore, since the variation in the thickness d1 can be reduced, the color characteristics in the transmissive display area and the reflective display area when used in a liquid crystal display device that realizes both transmissive display and reflective display are provided. Can be reduced.
[0036]
Further, according to the present invention, the colored layer having photosensitivity has a photosensitivity in which a portion irradiated with light is cured, and the colored layer having photosensitivity, a region used for the transmission type display. The step of exposing is performed such that a cured portion is formed at a predetermined position as much as possible, and a cured portion and an uncured portion are formed at predetermined positions to be a region used for the reflective display. A step of irradiating light from the surface side not in contact with the substrate to the colored layer having photosensitivity at a predetermined position to be an area used for pattern display, and an area used for the reflection type display Irradiating light to the colored layer having photosensitivity at a predetermined position as much as possible and a predetermined position as a region to be used for the transmissive display from the surface side in contact with the substrate. And it features.
[0037]
According to the present invention, the colored layer having photosensitivity has a photosensitivity in which a portion irradiated with light is cured, and is predetermined with respect to the colored layer so as to be an area used for the transmissive display. The step of performing exposure is performed so that a cured portion is formed at a position and a cured portion and an uncured portion are formed at predetermined positions so as to be a region used for the reflective display. Irradiating the colored layer at a predetermined position to be an area to be irradiated with light from a surface side not in contact with the substrate; and a predetermined position and the transmission to be an area used for the reflective display. Irradiating light from the surface side in contact with the substrate to the colored layer at a predetermined position to be a region used for pattern display. Thus, the colored layer at a position predetermined to be an area used for the reflective display and a position predetermined to be an area used for the transmissive display is irradiated from the surface side in contact with the substrate. The thickness d1 of the colored layer in the area used for the reflective display can be determined by the amount of light to be applied, so that the variation in the thickness d1 can be made extremely small and uniform color characteristics can be obtained. be able to.
[0038]
Further, in the present invention, the step of forming a photosensitive colored layer on the substrate includes the step of forming the photosensitive colored layer on a support, and the step of forming the photosensitive layer formed on the support. Adhering a colored layer having the following formula on the substrate.
[0039]
According to the present invention, a colored layer having photosensitivity is formed on a support, and the colored layer formed on the support is attached to the substrate, so that the colored layer is formed on the substrate. Is formed. In this way, the colored layer can be uniformly formed on the substrate at a high yield, and variation in color characteristics can be reduced. Further, the colored layer formed on the substrate has a support on the surface, and the support functions as a protective layer of the colored layer, so that the substrate is turned upside down without damaging the colored layer. Can be irradiated with light. Therefore, in a facility for manufacturing a color filter for a transmission type liquid crystal display device or a color filter for a reflection type liquid crystal display device, only providing an exposure device so that light can be irradiated from one surface side of the substrate, the color layer Can be irradiated from both surface sides of the substrate.
[0040]
Further, the invention is characterized in that the step of forming a photosensitive colored layer on the substrate is a step of applying a colored photosensitive material on the substrate.
[0041]
According to the present invention, the step of forming a colored layer having photosensitivity on the substrate is a step of applying a colored photosensitive material on the substrate. Thus, a colored layer having photosensitivity can be uniformly formed on the substrate without increasing the number of manufacturing steps, and variations in color characteristics can be reduced, thereby improving productivity.
[0042]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a simplified bottom view showing a configuration of a transflective liquid crystal display device 1 including a color filter 14 according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a transflective liquid crystal display device shown in FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional configuration of the liquid crystal display device 1 taken along a line AA. In FIG. 1, the description of the transparent insulating substrate 11, the black matrix pattern 12, the transparent electrode film 15, and the liquid crystal layer 30 is omitted because the drawings are complicated and understanding is difficult.
[0043]
The transflective liquid crystal display device 1 includes a color filter substrate 10, a counter substrate 20, and a liquid crystal layer 30 sandwiched between the color filter substrate 10 and the counter substrate 20. On the color filter substrate 10, a black matrix pattern 12 is formed in a predetermined pattern on a transparent insulating substrate 11 made of glass or the like, and is surrounded by the black matrix pattern 12, and is colored red (R). A pattern 13R, a green resist pattern 13G colored green (G) and a blue resist pattern 13B colored blue (B) are formed in a predetermined pattern, and the black matrix pattern 12, the red resist pattern 13R, and the green resist pattern 13G are formed. The transparent electrode film 15 is formed on the color filter 14 including the blue and blue resist patterns 13B. The red resist pattern 13R, the green resist pattern 13G, and the blue resist pattern 13B are formed by the colored resist layer 13, which is a colored layer. The opposite substrate 20 includes a transparent insulating substrate 21 made of glass or the like, a source electrode wiring 22, a gate electrode wiring 23, a transparent display transparent electrode 24 corresponding to the transmission display area 40, and a reflection display area 41. Corresponding reflective display reflective electrodes 25 and TFT element portions (not shown) are formed.
[0044]
The transflective liquid crystal display device 1 is a liquid crystal display device that realizes both transmissive display and reflective display. In the transflective liquid crystal display device 1, a color filter in which three colored resist patterns of red, green, and blue, that is, a red resist pattern 13 R, a green resist pattern 13 G, and a blue resist pattern 13 B are arranged on the transparent insulating substrate 11. 14, the voltage applied to the liquid crystal layer 30 is controlled to adjust the amount of light transmitted through the colored resist pattern of each color, and the transmitted light is mixed to display various colors by using an additive color mixing method. Realize color display.
[0045]
As shown in FIG. 2, the colored resist layer 13 of the color filter 14 corresponds to each of the transmission type display transparent electrode 24 and the reflection type display reflection electrode 25 of the opposite substrate 20, and is used for the area used for the reflection type display. The thickness d1 of the colored resist layer 13 at a position corresponding to the reflective display area 41 is smaller than the thickness d2 of the colored resist layer 13 at a position corresponding to the transmissive display area 40, that is, (d1). <D2). As a result, the transmittance of the color filter 14 at the position corresponding to the reflective display area 41 can be improved, and can be higher than the transmittance at the position corresponding to the transmissive display area 40. The color characteristics in the reflective display area 41 of the device 1 can be made closer to the color characteristics in the transmissive display area 40. Therefore, in the transflective liquid crystal display device 1, a bright display with a wide color reproduction range is possible in both the transmissive display and the reflective display.
[0046]
The thickness d1 is preferably equal to or less than 0.5 times the thickness d2 (d1 ≦ 0.5d2). Thus, the transmittance at the position corresponding to the reflective display area 41 of the color filter 14 can be further improved, so that a brighter display can be realized.
[0047]
A method for manufacturing the color filter 14 included in the transflective liquid crystal display device 1 shown in FIGS. 1 and 2 will be described. 3 to 7 are cross-sectional views schematically showing states of respective steps in manufacturing the color filter 14. In this embodiment, the red resist pattern 13R, the green resist pattern 13G, and the blue resist pattern 13B are formed in this order.
[0048]
FIG. 3 is a diagram showing a state where a black matrix pattern 12 and a colored resist layer 13 are formed on a transparent insulating substrate 11.
[0049]
First, a metal film to be a black matrix pattern 12 is formed on a transparent insulating substrate 11 made of glass or the like by a sputtering method or the like, and a predetermined pattern of the black matrix pattern 12 is formed by a photolithography process and an etching process.
[0050]
On the transparent insulating substrate 11 on which the black matrix pattern 12 is formed, a red colored resist, which is a colored photosensitive material, is applied to a uniform thickness using a spin coater or the like to form a colored layer having photosensitivity. A colored resist layer 13 is formed. The colored resist layer 13 is formed of a photosensitive material in which a portion irradiated with light is cured.
[0051]
The formed colored resist layer 13 is exposed as follows.
FIG. 4 is a diagram showing a state in which light is applied to the colored resist layer 13 at a position corresponding to the transmissive display region 40 from a surface side not in contact with the transparent insulating substrate 11. Using the photomask 17 formed in a predetermined pattern, a transparent insulating property is applied to the colored resist layer 13 at a position predetermined to be a region used for transmissive display, that is, a position corresponding to the transmissive display region 40. Light is irradiated from the surface side not in contact with the substrate 11, that is, from the direction of the reference numeral 42, and the cured portion 16a is formed at a position corresponding to the transmissive display area 40.
[0052]
FIG. 5 is a diagram showing a state in which light is applied to the colored resist layer 13 at a position corresponding to the reflective display area 41 and a position corresponding to the transmissive display area 40 from the surface side in contact with the transparent insulating substrate 11. It is. After the exposure processing from the front side not in contact with the transparent insulating substrate 11, the photomask 18 formed in a predetermined pattern is used to set a predetermined position to be a region used for reflection display, that is, a reflection display region 41. The colored resist layer 13 at a position corresponding to the transparent display region 40 is irradiated with light from the surface side in contact with the transparent insulating substrate 11, that is, in the direction of the reference numeral 43, and the reflective display region 41 is exposed. The cured portion 16c and the uncured portion 16b are formed at the positions corresponding to. In the step shown in FIG. 5, when performing exposure using the same exposure apparatus as the exposure apparatus used in the step shown in FIG. 4, the transparent insulating substrate 11 is turned over and held on an exposure stage which is a holding table in the exposure apparatus. Therefore, the colored resist layer 13 comes into direct contact with the exposure stage, and the colored resist layer 13 is damaged. Therefore, in the step shown in FIG. 5, unlike the exposure apparatus used in the step shown in FIG. 4, the transparent insulating substrate 11 is held in contact with the colored resist layer 13 without being turned over. On the other hand, an exposure apparatus that can irradiate light from the front side in contact with the transparent insulating substrate 11 is required.
[0053]
By performing the exposure as described above, the cured portion 16a is formed at a position corresponding to the transmissive display region 40, and the cured portion 16c and the uncured portion 16b are formed at a position corresponding to the reflective display region 41. .
[0054]
FIG. 6 is a diagram showing a state where the red resist pattern 13R is formed. By performing development processing on the transparent insulating substrate 11 that has been subjected to the exposure processing from the front surface side in contact with the transparent insulating substrate 11, unnecessary colored portions other than the cured portions 16a and 16c shown in FIG. The resist layer 13 is removed. Accordingly, the thickness d1 of the colored resist layer 13 at the position corresponding to the reflective display region 41 is smaller than the thickness d2 of the colored resist layer 13 at the position corresponding to the transmissive display region 40 (d1 <d2). 13R is formed.
[0055]
FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which the color filters 14 are formed. Similarly to the red resist pattern 13R, a green resist pattern 13G and a blue resist pattern 13B are sequentially formed to obtain a color filter 14.
[0056]
As described above, in the method of manufacturing the color filter 14 according to the present embodiment, by changing the exposure amount in the exposure steps shown in FIGS. Since the thickness d1 of the thirteen can be changed, the optical characteristics at the position corresponding to the reflective display area 41 can be easily changed in a wide range. That is, a single photolithography process in which the colored resist layer 13 is formed as shown in FIG. 3 and exposure is performed as shown in FIGS. The color resist layer 13 having a thickness d1 (d1 <d2) smaller than the thickness d2 of the color resist layer 13 at a position corresponding to the display area 40 is formed, and the transmittance of the color filter 14 at a position corresponding to the reflective display area 41 is formed. And the transmittance at a position corresponding to the transmissive display area 40 can be increased. Thus, when used in the transflective liquid crystal display device 1 that realizes both transmissive display and reflective display, the color characteristics in the reflective display area 41 are changed to those in the transmissive display area 40. It is possible to obtain the color filter 14 which can be close to the color filter and can realize a bright display with a wide color reproduction range.
[0057]
The colored resist layer 13 at a position corresponding to the reflective display area 41 is formed in contact with the transparent insulating substrate 11. That is, the colored resist layer 13 at the position corresponding to the reflective display area 41 is formed on the transparent insulating substrate 11 at the same time as the colored resist layer 13 at the position corresponding to the transmissive display area 40 without passing through another layer. After that, since the thickness is adjusted, the thickness d1 is not affected by the thicknesses of the other layers and the thickness d2. Therefore, since the variation in the thickness d1 can be reduced, the variation in color characteristics in the transmissive display region 40 and the reflective display region 41 when used in the transflective liquid crystal display device 1 can be reduced.
[0058]
In the step shown in FIG. 5 described above, the colored resist layer 13 at the position corresponding to the reflective display area 41 and the position corresponding to the transmissive display area 40 is irradiated from the surface side in contact with the transparent insulating substrate 11. Since the thickness d1 can be determined by the light irradiation amount, the variation in the thickness d1 can be made extremely small, and uniform color characteristics can be obtained. Further, the thickness d1 can be easily reduced to 0.5 times or less (d1 ≦ 0.5d2) of the thickness d2.
[0059]
Further, as shown in FIG. 3 described above, the colored resist layer 13 is formed by applying a colored resist, which is a colored photosensitive material, on the transparent insulating substrate 11. Therefore, the colored resist layer 13 can be formed uniformly on the transparent insulating substrate 11 without increasing the number of manufacturing steps, and variations in color characteristics can be reduced, so that productivity is high.
[0060]
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a simplified configuration of a transflective liquid crystal display device 2 including a color filter 140 according to a second embodiment of the present invention. The transflective liquid crystal display device 2 according to the present embodiment is similar to the transflective liquid crystal display device 1 according to the first embodiment, and the corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0061]
It should be noted that the red resist pattern 130R, the green resist pattern 130G, and the blue resist pattern 130B of the color filter 140 are formed by the colored resist layer 130 adhered on the transparent insulating substrate 11.
[0062]
A method of manufacturing the color filter 140 included in the transflective liquid crystal display device 2 shown in FIG. 8 will be described. 9 to 11, 13, 14, and 16 are cross-sectional views schematically illustrating states of respective steps in manufacturing the color filter 140. Since the method of manufacturing the color filter 140 of the present embodiment is similar to the method of manufacturing the color filter 14 of the first embodiment, description of the same steps will be omitted, and different steps will be described below.
[0063]
In the present embodiment, instead of the step of applying a colored resist, which is the colored photosensitive material in the first embodiment, on the transparent insulating substrate 11 and the step of exposing from the direction of reference numeral 43 shown in FIG. Then, a step of forming the colored resist layer 130 on the support film 131 and a step of attaching the colored resist layer 130 formed on the support film 131 to the transparent insulating substrate 11 are shown in FIG. Performing exposure from the direction of reference numeral 44.
[0064]
FIG. 9 is a diagram showing a state in which a black matrix pattern 12 is formed on a transparent insulating substrate 11 and then a colored organic film 132 is attached.
[0065]
First, a colored photosensitive material, for example, a colored organic resist is applied on a support film 131 as a support and dried to form a colored resist layer 130 as a colored layer having photosensitivity. Thus, a colored organic film 132 in which the colored resist layer 130 is formed on the support film 131 is obtained. The colored resist layer 130 is formed of a photosensitive material in which a portion irradiated with light is cured. As the support film 131, a film having a property of transmitting light used for exposure in an exposure step for the colored resist layer 130 described later is used. For example, in the case where ultraviolet rays near 365 nm are used in the exposure step for the colored resist layer 130 described below, the colored organic film 132 using a material having a property of transmitting ultraviolet rays near 365 nm to the support film 131, specifically, Uses a transer film (trade name) manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd. Further, the thickness of the support film 131 is smaller than the thickness of the transparent insulating substrate 11.
[0066]
The obtained colored organic film 132 is stuck on the transparent insulating substrate 11 on which the black matrix pattern 12 of a predetermined pattern is formed in the same manner as in the first embodiment. That is, the colored resist layer 130 formed on the support film 131 is attached to the transparent insulating substrate 11 to form the colored resist layer 130 on the transparent insulating substrate 11. In this way, the colored resist layer 130 can be uniformly formed on the transparent insulating substrate 11 at a high yield, and the variation in color characteristics when used in the transflective liquid crystal display device 1 can be reduced. Can be.
[0067]
The formed colored resist layer 130 is exposed as follows.
FIG. 10 is a diagram showing a state in which light is applied to the colored resist layer 130 at a position corresponding to the transmissive display region 40 from the surface side not in contact with the transparent insulating substrate 11. In the same manner as in the first embodiment, using the photomask 17 formed in a predetermined pattern, the colored resist layer 130 at a position corresponding to the transmissive display area 40 is not in contact with the transparent insulating substrate 11. Light is irradiated from the front side, that is, from the direction of the reference numeral 42, and a cured portion 160 a is formed at a position corresponding to the transmissive display region 40. Since the support film 131 has the property of transmitting light used for exposure as described above, the colored resist layer 130 can be exposed by transmitting the support film 131.
[0068]
FIG. 11 is a diagram showing a state in which light is applied to the colored resist layer 130 at a position corresponding to the reflective display area 41 and a position corresponding to the transmissive display area 40 from the surface side in contact with the transparent insulating substrate 11. It is. The transparent insulating substrate 11 that has been subjected to the exposure processing from the front side that is not in contact with the transparent insulating substrate 11 is turned over, and the photomask 19 formed in a predetermined pattern is used to turn the position corresponding to the reflective display area 41 and The colored resist layer 130 at a position corresponding to the transmissive display area 40 is irradiated with light from the surface side in contact with the transparent insulating substrate 11, that is, from the direction of the reference numeral 44, and is positioned at a position corresponding to the reflective display area 41. A cured portion 160c and an uncured portion 160b are formed. At this time, the colored resist layer 130 formed on the transparent insulating substrate 11 has the support film 131 on the surface, and the support film 131 functions as a protective layer of the colored resist layer 130. The light can be irradiated by turning the transparent insulating substrate 11 upside down without damaging 130. That is, even if the transparent insulating substrate 11 is turned upside down and held on the exposure stage in the exposure apparatus, the colored resist layer 130 is not damaged or the like. Therefore, in the step shown in FIG. 11, the exposure apparatus used in the step shown in FIG. Exposure can be performed using the same exposure apparatus as described above. Therefore, in the present embodiment, in the manufacturing equipment of the color filter for the transmission type liquid crystal display device or the color filter for the reflection type liquid crystal display device, the exposure apparatus is so arranged as to be able to irradiate light from one surface side of the transparent insulating substrate 11. Is provided, light can be irradiated to the colored resist layer 130 from both surface sides of the transparent insulating substrate 11.
[0069]
By performing the exposure as described above, the cured portion 160a is formed at a position corresponding to the transmissive display region 40, and the cured portion 160c is formed at a position corresponding to the reflective display region 41, as in the first embodiment. An uncured portion 160b is formed.
[0070]
In the exposure process shown in FIGS. 10 and 11, if the focus position of the exposure device used for exposure is shifted, the pattern accuracy is reduced. In the exposure step shown in FIG. 10, this shift of the focal position is caused by a mechanism for correcting the focal position when a sequential exposure apparatus having a projection lens (also called a step-and-repeat exposure apparatus) is used. When a system-type exposure apparatus is used, it can be minimized by a mechanism for adjusting the height of the exposure stage.
[0071]
On the other hand, in the exposure step shown in FIG. 11, since the colored resist layer 130 is exposed through the transparent insulating substrate 11 having a thickness larger than the thickness of the support film 131, the exposure step shown in FIG. The focal position is easily shifted, and it is difficult to suppress the shift of the focal position even if a mechanism for correcting the focal position or a mechanism for adjusting the height of the exposure stage is used. Therefore, in this case, by correcting the design value of the photomask 19 used for exposure, the influence on the pattern accuracy due to the shift of the focal position is suppressed.
[0072]
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the exposure amount and the line width shift amount with respect to the design value of the photomask. In FIG. 12, the horizontal axis represents the exposure amount (mJ / cm). ² ), And the vertical axis indicates the line width shift amount (μm) with respect to the design value of the photomask. Here, the line width shift amount with respect to the design value of the photomask is a deviation of the line width of the pattern obtained by exposure from the design value of the photomask. FIG. 12A is a diagram illustrating a case where the colored resist layer 130 is formed of a red (R) resist, and FIG. 12B is a diagram illustrating a case where the colored resist layer 130 is formed of a green (G) resist. FIG. 12 (c) is a diagram showing a case where the resist is formed of blue (B) resist. In FIG. 12, when the colored resist layer 130 is exposed from the surface side not in contact with the transparent insulating substrate 11, 100R, 100G and 100B, and when exposed from the surface side in contact with the transparent insulating substrate 11 101R, 101G, and 101B. In FIG. 12, the exposure performed on the colored resist layer 130 from the front side not in contact with the transparent insulating substrate 11 is referred to as front exposure, and the exposure performed from the front side in contact with the transparent insulating substrate 11 is referred to as back exposure. I do. At the time of exposure, a proximity gap type exposure apparatus was used as the exposure apparatus, and a mechanism for correcting the height of the exposure stage was not used.
[0073]
As shown in FIG. 12, in the case of any of the red, green, and blue colored resist layers 130, when the exposure is performed from the surface side not in contact with the transparent insulating substrate 11, the line width shift amounts of 100R, 100G, and 100B are Also, when exposure was performed from the surface side in contact with the transparent insulating substrate 11, although the line width shift amounts of 101R, 101G and 101B were larger, exposure was performed from the surface side in contact with the transparent insulating substrate 11. In the cases 101R, 101G, and 101B, the line width shift amounts increase with an increase in the exposure amount, and when the exposure is performed from the surface side in contact with the transparent insulating substrate 11, the exposure amounts and the line width shifts of the 101R, 101G, and 101B are obtained. The relationship with quantity is stable. Therefore, by correcting the design value of the photomask in consideration of the relationship between the exposure amount and the line width shift amount, a desired line width can be secured even in the exposure from the front side in contact with the transparent insulating substrate 11, and a high line width can be obtained. Pattern accuracy can be obtained.
[0074]
In the exposure step shown in FIG. 5 in the first embodiment described above, similarly to the present embodiment, by correcting the design value of the photomask 18 used for exposure, the pattern accuracy due to the shift of the focus position can be improved. Can be suppressed.
[0075]
FIG. 13 is a diagram showing a state in which the support film 131 is peeled off from the colored resist layer 130. After the exposure treatment from the front side in contact with the transparent insulating substrate 11, the support film 131 is peeled off from the colored resist layer. As a method of peeling the support film 131, a method of peeling using a pressure-sensitive adhesive tape or the like is often used.
[0076]
FIG. 14 is a diagram illustrating a state where the red resist pattern 130R is formed. By subjecting the transparent insulating substrate 11 from which the support film 131 has been peeled off to development processing in the same manner as in the first embodiment, unnecessary portions other than the cured portions 160a and 160c shown in FIG. The colored resist layer 130 is removed. Thus, similarly to the first embodiment, the thickness d1 of the colored resist layer 130 at the position corresponding to the reflective display area 41 is larger than the thickness d2 of the colored resist layer 130 at the position corresponding to the transmissive display area 40. A thin (d1 <d2) red resist pattern 130R is formed.
[0077]
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the exposure amount and the thickness of the pattern obtained by exposure. In FIG. 15, the horizontal axis represents the exposure amount (mJ / cm). ² ), And the vertical axis indicates the thickness (μm). FIG. 15A is a diagram illustrating a case where the colored resist layer 130 is formed of a red (R) resist, and FIG. 15B is a diagram illustrating a case where the colored resist layer 130 is formed of a green (G) resist. FIG. 15C is a diagram showing a case where the resist is formed of blue (B) resist. In FIG. 15, 102R, 102G, and 102B are exposed to the colored resist layer 130 from the surface side not in contact with the transparent insulating substrate 11, and the exposure is performed from the surface side in contact with the transparent insulating substrate 11. 103R, 103G and 103B are shown. In FIG. 15, similarly to FIG. 12, the exposure performed on the colored resist layer 130 from the front side not in contact with the transparent insulating substrate 11 is referred to as surface exposure, and is performed from the front side in contact with the transparent insulating substrate 11. Exposure is referred to as backside exposure.
[0078]
As shown in FIG. 15, in the case of any of the red, green, and blue colored resist layers 130, when exposure is performed from the surface side in contact with the transparent insulating substrate 11, the thicknesses of the patterns obtained on 103R, 103G, and 103B are as follows. The exposure amount increases with an increase in the exposure amount, and the relationship between the exposure amount and the thicknesses of the patterns obtained on 103R, 103G, and 103B when the exposure is performed from the surface side in contact with the transparent insulating substrate 11 is stable. Further, when exposure is performed from the surface side in contact with the transparent insulating substrate 11, the thickness of the pattern obtained on 103R, 103G and 103B is 102R, 102G and 102B when exposure is performed from the surface side not in contact with the transparent insulating substrate 11. Is 0.5 or less when the thickness of the pattern obtained is 1. Therefore, in the step shown in FIG. 11 described above, the colored resist layer 130 at the position corresponding to the reflective display area 41 and the position corresponding to the transmissive display area 40 is irradiated from the surface side in contact with the transparent insulating substrate 11. The thickness d1 of the colored resist layer 130 at a position corresponding to the reflective display area 41 can be determined by the amount of light irradiation. Further, the thickness d1 can be easily set to 0.5 times or less (d1 ≦ 0.5d2) the thickness d2 of the colored resist layer 130 at a position corresponding to the transmissive display region 40.
[0079]
FIG. 16 is a diagram illustrating a state where the color filter 140 is formed. Similarly to the red resist pattern 130R, a green resist pattern 130G and a blue resist pattern 130B are sequentially formed.
[0080]
Except for the above steps, the color filter 140 is obtained in the same manner as in the first embodiment.
[0081]
As described above, in the method of manufacturing the color filter 140 according to the present embodiment, as in the first embodiment, by changing the exposure amount in the exposure step shown in FIGS. Since the thickness d1 of the colored resist layer 130 at the position corresponding to 41 can be changed, the optical characteristics at the position corresponding to the reflective display area 41 can be easily changed over a wide range. Therefore, when used in the transflective liquid crystal display device 2 that realizes both the transmissive display and the reflective display, the color characteristics in the reflective display area 41 can be made closer to the color characteristics in the transmissive display area 40. Thus, it is possible to obtain the color filter 140 capable of realizing a bright display with a wide color reproduction range.
[0082]
Further, as in the first embodiment, the colored resist layer 130 at the position corresponding to the reflective display region 41 is simultaneously formed with the colored resist layer 130 at the position corresponding to the transmissive display region 40 without passing through another layer. Since the thickness is adjusted after being formed on the transparent insulating substrate 11, the variation in the thickness d1 can be reduced, and the transmission type display region 40 and the reflection type when used in the transflective liquid crystal display device 2 can be obtained. Variations in color characteristics in the pattern display area 41 can be reduced.
[0083]
Further, similarly to the first embodiment, since the thickness d1 can be determined by the irradiation amount of the light applied in the step shown in FIG. 11 described above, the variation in the thickness d1 can be extremely reduced. And uniform color characteristics can be obtained. Further, the thickness d1 can be easily reduced to 0.5 times or less (d1 ≦ 0.5d2) of the thickness d2.
[0084]
FIG. 17 shows an optical characteristic 104 in the reflective display region 41 and an optical characteristic 105 in the transmissive display region 40 of the transflective liquid crystal display device 2 including the color filter 140, and an optical characteristic 106 in a general reflective liquid crystal display device. FIG. In FIG. 17, the horizontal axis indicates the color reproduction range (%), and the vertical axis indicates the transmittance (%) during white display. In FIG. 17, the optical characteristics 104 in the reflective display area 41 are the reflective characteristics when the thickness d1 of the colored resist layer 130 at the position corresponding to the reflective display area 41 is changed to change the transmittance during white display. 7 shows a change in the color reproduction range in the display area 41.
[0085]
As shown in FIG. 17, in the transflective liquid crystal display device 2 including the color filter 140, the optical characteristics 104 in the reflective display region 41 are made closer to the optical characteristics 105 in the transmissive display region 40, and the color reproduction range is wide and bright. Display can be realized. Further, the optical characteristics 104 in the reflective display area 41 can be made closer to the optical characteristics 106 of a general reflective liquid crystal display device, and a brighter display can be realized.
[0086]
As described above, in the first and second embodiments of the present invention, the red, green and blue colored resist patterns are formed in the order of a red resist pattern, a green resist pattern and a blue resist pattern. However, without being limited to this, they may be formed in any order. The colors of the colored resist patterns are three colors of red, green and blue, but are not limited thereto, and a colored resist pattern of another color is formed, and light transmitted through those colored resist patterns is mixed. By doing so, a color display may be realized.
[0087]
Further, although the black matrix pattern 12 is formed of a metal film, the invention is not limited to this. The black matrix pattern 12 may be formed of a resin having light-shielding properties and photosensitivity, for example, a black matrix colored resist. In this case, a colored resist such as a black matrix is applied on the transparent insulating substrate 11 by a spin coater or the like, or a colored organic film coated with a colored resist for the black matrix or the like is adhered on the surface to form a color. A resist layer is formed, and a black matrix pattern 12 having a predetermined pattern is formed by a photolithography process.
[0088]
Further, the colored resist layers 13 and 130 are formed of a photosensitive material in which the light-irradiated portions are cured, but the present invention is not limited thereto, and the light-irradiated portions may be formed with respect to the developer. It may be formed of a material having photosensitivity that changes to a soluble state. In this case, the pattern of the photomask used in the above-described exposure step is changed.
[0089]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the transmittance in the area used for the reflective display can be improved and can be higher than the transmittance in the area used for the transmissive display. When used in a liquid crystal display device that realizes both type display and color display, the color characteristics in the reflective display region can be close to the color characteristics in the transmissive display region, realizing a bright display with a wide color reproduction range. And a color filter that can be used.
[0090]
Further, according to the present invention, since the variation in the thickness of the colored layer in the region used for the reflective display can be reduced, the present invention is used for a liquid crystal display device which realizes both the transmissive display and the reflective display. In this case, it is possible to reduce variation in color characteristics in the transmission display area and the reflection display area.
[0091]
Further, according to the present invention, the transmittance in the region used for the reflective display can be further improved, so that a brighter display can be realized.
[0092]
Further, according to the present invention, it is possible to realize a liquid crystal display device capable of performing bright display with a wide color reproduction range in both the transmissive display and the reflective display.
[0093]
According to the invention, a colored layer having a thickness smaller than that of the colored layer in the area used for the transmissive display is formed in the area used for the reflective display, and in the area used for the reflective display. Since the transmittance can be improved to be higher than the transmittance in the area used for the transmissive display, when used in a liquid crystal display device that realizes both the transmissive display and the reflective display, the reflection can be improved. The color characteristics in the pattern display region can be made close to the color characteristics in the transmissive display region, and a color filter that can realize a bright display with a wide color reproduction range can be obtained.
[0094]
Further, according to the present invention, the colored layer at a position predetermined to be a region used for reflective display and a position predetermined to be a region used for transmissive display is irradiated from the surface side in contact with the substrate. Since the thickness of the colored layer in the region used for the reflective display can be determined by the amount of light irradiation, the variation in the thickness of the colored layer in the region used for the reflective display can be extremely reduced, Uniform color characteristics can be obtained.
[0095]
Further, according to the present invention, a colored layer having photosensitivity can be uniformly formed on a substrate at a high yield, a variation in color characteristics can be reduced, and a color for a transmission type liquid crystal display device can be reduced. In a facility for manufacturing filters or color filters for reflective liquid crystal display devices, simply providing an exposure device so that light can be irradiated from one surface side of the substrate, and irradiating the colored layer with light from both surface sides of the substrate can do.
[0096]
Further, according to the present invention, a colored layer having photosensitivity can be uniformly formed on a substrate without increasing the number of manufacturing steps, and variation in color characteristics can be reduced, so that productivity is high. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a simplified bottom view showing a configuration of a transflective liquid crystal display device 1 including a color filter 14 according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of the transflective liquid crystal display device 1 shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a state in which a black matrix pattern 12 and a colored resist layer 13 are formed on a transparent insulating substrate 11;
FIG. 4 is a view showing a state in which light is applied to the colored resist layer 13 at a position corresponding to the transmissive display area 40 from the surface side not in contact with the transparent insulating substrate 11.
FIG. 5 is a diagram showing a state in which light is applied to the colored resist layer 13 at a position corresponding to the reflective display area 41 and a position corresponding to the transmissive display area 40 from the surface side in contact with the transparent insulating substrate 11. It is.
FIG. 6 is a diagram showing a state where a red resist pattern 13R is formed.
FIG. 7 is a diagram showing a state in which a color filter 14 is formed.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a simplified configuration of a transflective liquid crystal display device 2 including a color filter 140 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view showing a state in which a black matrix pattern 12 is formed on a transparent insulating substrate 11 and then a colored organic film 132 is attached.
FIG. 10 is a diagram showing a state in which light is applied to the colored resist layer 130 at a position corresponding to the transmissive display area 40 from a surface side not in contact with the transparent insulating substrate 11;
FIG. 11 is a diagram showing a state in which light is applied to the colored resist layer 130 at a position corresponding to the reflective display area 41 and a position corresponding to the transmissive display area 40 from the surface side in contact with the transparent insulating substrate 11; It is.
FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship between an exposure amount and a line width shift amount with respect to a design value of a photomask.
FIG. 13 is a diagram showing a state in which a support film 131 is peeled from a colored resist layer 130.
FIG. 14 is a diagram showing a state where a red resist pattern 130R is formed.
FIG. 15 is a diagram showing a relationship between an exposure amount and a thickness of a pattern obtained by exposure.
FIG. 16 is a diagram showing a state in which a color filter 140 is formed.
17 shows an optical characteristic 104 in the reflective display area 41 and an optical characteristic 105 in the transmissive display area 40 of the transflective liquid crystal display device 2 including the color filter 140, and an optical characteristic 106 in a general reflective liquid crystal display device. FIG.
18 is a simplified bottom view showing the configuration of a transflective liquid crystal display device 5 including a color filter 55. FIG.
19 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration taken along line BB of the transflective liquid crystal display device 5 shown in FIG.
20 is a simplified bottom view showing a configuration of a transflective liquid crystal display device 8 including a color filter 83. FIG.
21 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional configuration taken along a line CC of the transflective liquid crystal display device 8 illustrated in FIG. 20.
[Explanation of symbols]
1 Transflective liquid crystal display
2 Transflective liquid crystal display
10. Color filter substrate
11,21 Transparent insulating substrate
12 Black matrix pattern
13,130 colored resist layer
13R, 130R Red resist pattern
13G, 130G green resist pattern
13B, 130B Blue resist pattern
14,140 color filter
15 Transparent electrode film
16a, 16c, 160a, 160c Hardened part
16b, 160b Uncured part
17,18,19 Photomask
20 Counter substrate
22 Source electrode wiring
23 Gate electrode wiring
24 Transparent type display transparent electrode
25 Reflective electrode for reflective display
30 liquid crystal layer
40 Transmissive display area
41 Reflective display area
131 Support film
132 Colored organic film

Claims

A color filter formed on a substrate and having a region used for transmissive display and a region used for reflective display,
A color filter, wherein a thickness d1 of a colored layer in a region used for the reflective display is smaller than a thickness d2 of a colored layer in a region used for the transmissive display (d1 <d2).

The color filter according to claim 1, wherein the colored layer in a region used for the reflective display is formed in contact with the substrate.

The color filter according to claim 1, wherein the thickness d1 is equal to or less than 0.5 times the thickness d2 (d1 ≦ 0.5d2).

A liquid crystal display device comprising the color filter according to claim 1.

A method for manufacturing a color filter having a region used for a transmissive display and a region used for a reflective display,
Forming a colored layer having photosensitivity on the substrate,
For the colored layer having photosensitivity, a cured portion is formed at a predetermined position to be an area used for the transmissive display, and cured at a predetermined position to be an area used for the reflective display. Exposing, so that a part and an uncured part are formed,
Removing the colored layer having photosensitivity other than the cured portion.

The colored layer having photosensitivity has photosensitivity in which a portion irradiated with light is cured,
For the colored layer having photosensitivity, a cured portion is formed at a predetermined position to be an area used for the transmissive display, and cured at a predetermined position to be an area used for the reflective display. The step of exposing so that a part and an uncured part are formed,
A step of irradiating light from the surface side not in contact with the substrate, for the colored layer having photosensitivity at a predetermined position to be an area used for the transmissive display,
For the colored layer having photosensitivity at a predetermined position to be an area used for the reflective display and a predetermined position to be an area used for the transmissive display, from the surface side in contact with the substrate 6. A method for manufacturing a color filter according to claim 5, comprising a step of irradiating light.

Forming a colored layer having photosensitivity on the substrate,
Forming a colored layer having photosensitivity on a support,
7. A method for producing a color filter according to claim 5, further comprising: adhering the colored layer having photosensitivity formed on a support onto the substrate.

Forming a colored layer having photosensitivity on the substrate,
7. The method for producing a color filter according to claim 5, wherein the step is a step of applying a colored photosensitive material on the substrate.