JP2004045757A - Manufacturing method for color filter, electrooptical device and electronic appliance - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、R・G・B等といった複数の色絵素を基板上に形成してなる半透過反射型カラーフィルタの製造方法に関する。また、本発明は、そのカラーフィルタを用いて構成される電気光学装置及び電子機器に関する。
【0002】
【背景技術】
反射型の液晶表示装置は、バックライト等の光源を持たないために消費電力が小さく、また、薄型化を可能にするため、携帯性に優れているという利点を有する。そのため、以前から、種々の携帯型電子機器などの表示部などに多用されている。ところが、反射型の液晶表示装置は、自然光や照明光などの外光を利用して表示するため、暗い場所では表示の視認性が低下するという欠点があった。
【0003】
そこで、明るい場所では、通常の反射型の液晶表示装置と同様に外光を利用し、暗い場所では、表示装置に付属されたバックライトなどの光源を利用して視認性を向上させた液晶表示装置が提案されている。つまり、この液晶表示装置は、反射型と透過型を兼ね備えた表示方式を採用しており、周囲の明るさに応じて、反射表示モードまたは透過表示モードのいずれかの表示方式に切り替えることができる。反射型と透過型を兼ね備えた半透過反射型の液晶表示装置は、消費電力を低減しつつ、周囲が暗い場合でも、表示品位の高い表示を可能にしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
近年、携帯型電子機器などの普及に伴って、液晶表示装置のカラー化の要求が高まっている。これは、上記の半透過反射型液晶表示装置が備えられた電子機器においても同様である。この要求に対応したカラーの半透過反射型液晶表示装置としては、カラーフィルタ基板を備えた半透過反射型液晶表示装置が用いられている。
【0005】
このような半透過反射型カラー液晶表示装置の場合、反射表示モードでは、液晶表示装置に入射した外光はカラーフィルタを通過し、カラーフィルタの下方に設置されている反射板によって反射され、再びカラーフィルタを通過して観察者へ至るようになっている。要するに、2回カラーフィルタを通過することになる。また、透過表示モードでは、バックライト光源などからの光が、カラーフィルタを1度通過して観察者へ至ることになる。このため、透過表示モードと反射表示モードの両方で共通のカラーフィルタ基板を使用する場合、各モードにおける表示画像の彩度や明るさが不足するという問題がある。
【0006】
即ち、反射表示モードで最適な彩度が得られるように色素濃度が低めのカラーフィルタを使用すると、透過表示モードにおいては表示画像の彩度が不十分となってしまう。一方、透過表示モードで最適な彩度が得られるように色素濃度が高めのカラーフィルタを使用すると、反射表示モードでは表示画像の明るさが不足しがちになる。
【0007】
このため、特開平11−105184号公報や特開平11−201905号公報では、透過表示領域のカラーフィルタの膜厚よりも反射表示領域のカラーフィルタの膜厚を薄くすることにより、半透過反射型液晶表示装置の表示特性を改善する方法を提案している。
【0008】
しかし、上記の方式では、透過表示用カラーフィルタ領域と反射表示用カラーフィルタ領域の膜厚比率を大きくすることには、限界がある。そのため、反射表示モードでは、明るさが不足し、透過表示モードでは、最適な彩度を得ることが難しい。
【0009】
また、従来のカラーフィルタでは、透過表示用カラーフィルタと反射表示用カラーフィルタの境界部分では、大きな段差が発生し、オーバーコート層を形成しても、充分にカバーすることが難しい。そのため、透明電極として使用されるITO膜11のパターン化が難しくなり、透明電極の配線切れが発生しやすい。また、基板表面の平坦性が重要視されるSTN(スーパーツイストネマッテイク)方式等では、カラーフィルタの段差部分による液晶の配向むらなどが生じてしまう可能性がある。
【0010】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、反射表示モードの明るさと透過表示モードの好適な彩度を得ることができるカラーフィルタの製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の1つの観点では、カラーフィルタの製造方法において、基板上に、透過表示領域及び反射表示領域を規定する工程と、前記透過表示領域及び前記反射表示領域に着色層を形成する工程と、全透過領域、中間透過率領域及び遮光領域を有するマスクを使用して、前記透過表示領域と前記反射表示領域における膜厚が異なるように、前記着色層をパターニングする工程と、を有する。
【0012】
上記のカラーフィルタの製造方法によれば、ガラスなどの基板上に、透過表示領域と反射表示領域とを規定する。次に、それらの領域上にカラーフィルタ材料などにより着色層を形成する。そして、全透過領域、中間透過率領域及び遮光領域を有するマスクを使用して、透過表示領域と反射表示領域の膜厚が異なるように、着色層をパターニングする。これにより、一回の工程により、異なる膜厚を有するように透過表示領域と反射表示領域に着色層を形成することができる。
【0013】
上記のカラーフィルタの製造方法の一態様では、前記透過表示領域は前記マスクの全透過領域を通じた露光によりパターニングされ、前記反射表示領域は前記マスクの中間透過率領域を通じた露光によりパターニングされる。これによれば、マスクの全透過領域と中間透過率領域との光透過率の相違に応じて着色層の露光量を異ならせ、透過表示領域と反射表示領域の着色膜厚を調整することができる。好適な例では、前記中間透過率領域の透過率は10%〜50%の範囲とすることができる。
【0014】
上記のカラーフィルタの製造方法の他の一態様では、前記透過表示領域における前記着色層の膜厚は、反射表示領域における前記着色層の膜厚よりも厚くなるようにパターニングを行う。より詳細には、前記透過表示領域における前記着色層の膜厚は、前記反射表示領域における前記着色層の膜厚の2〜5倍となるように前記パターニングを行うことが好ましい。
【0015】
上記のカラーフィルタの製造方法のさらに他の一態様は、前記基板上に、開口を有する反射膜を形成する工程を有し、前記開口が形成された領域を前記透過表示領域と規定し、前記開口が形成された領域以外の領域を前記反射表示領域と規定する。即ち、反射膜に形成された開口の領域を透過表示領域とし、それ以外の領域を反射表示領域とすることができる。
【0016】
上記のカラーフィルタの製造方法のさらに他の一態様では、前記マスクにおいて、前記中間透過率領域は前記遮光領域内に矩形の領域として設け、前記全透過領域は前記中間透過率領域内に矩形の領域として設けることができる。この場合、前記全透過領域は前記開口と同一の矩形形状を有することができる、また、前記全透過領域は前記開口より小さい矩形形状を有することができ、これにより、透過表示領域と反射表示領域との境界において着色層の平坦性を向上させることができる。
【0017】
上記のカラーフィルタの製造方法により製造されたカラーフィルタ基板を利用して電気光学装置を構成することができ、その電気光学装置を備える電子機器を構成することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。本実施の形態においては、電気光学装置の一例である液晶表示パネルのための構成要素としてカラーフィルタ基板を用いる場合について説明する。尚、これから説明する実施形態は本発明を理解するために例示されるものであり、本発明はその実施形態に限定されるものではない。
【0019】
[カラーフィルタ基板]
以下、本発明を適用することによって製造されるカラーフィルタ基板の一例について説明する。本実施例では、カラーフィルタ層はフォトリソグラフィー工程により形成される。その際、マスクとして、例えばハーフトーンマスクを使用することにより、透過表示用カラーフィルタ領域と反射表示用カラーフィルタ領域の膜厚比を大きくすることに1つの特徴を有する。
【0020】
(マスクの構造)
まず、カラーフィルタ層を形成する際に使用されるマスクについて説明する。図1は、本実施例においてカラーフィルタ層を製造する際に使用されるマスク100を示している。このマスク100はハーフトーンマスクを利用したものである。ハーフトーンマスクとは、位相シフト法を用いたフォトリソグラフィー用のマスクのことであり、以下にその方式について説明する。
【0021】
光は、物質を通過する際に伝播速度が遅れ、その分だけ位相が変わる。そこで、透明な薄膜をマスク上に設けると、局所的に位相を変えることが可能になる。この透明膜は、位相を変換するという意味で位相シフタと呼ぶ。この方法は転写すべきパターンが形成されているマスクに光の位相を変化させる部分(シフタ)を設け、シフタを通過して位相が変わった光とシフタを通過せずに位相の変わっていない光の干渉を利用する方式である。
【0022】
ハーフトーンマスクは、上記位相シフタ方式を利用しており、遮光部に相当する吸収体によって、一部光を通過させることを可能にしている。前記一部通過した光と、そのまま通過した光とは、位相が反転している。このため、位相反転による光強度の低下が起こり、従来とは異なるフォトリソグラフィー工程を実施することができる。ハーフトーン膜の材料としては、クロム系、モリブデン系、タングステン系、シリコン系などが挙げられる。
【0023】
上述のマスク100を用い、半透過反射型カラーフィルタ基板用の透過表示用カラーフィルタ領域と反射表示用カラーフィルタ領域を一度に作製し、それぞれの領域において、好適なカラーフィルタ特性を兼ね備えたカラーフィルタ基板を作製できる。
【0024】
本実施例では、カラーフィルタ材料としてネガ型カラーレジストを用いているが、この他にポジ型カラーレジストを用いることも可能である。
【0025】
図1のマスク100は、100%の光透過率を有する全透過領域1と、光を全く透過しない遮光領域2と、光を所定の割合(10%〜50%の範囲)透過する領域3(以下、「中間透過率領域」と記す)とから形成されている。本実施例では、中間透過率領域の光透過率が40%のマスクを使用する。上記マスク100を使用してR・G・Bごとにフォトリソグラフィー工程を行い、所望のカラーフィルタ層を作製する。
【0026】
(カラーフィルタ基板の構造)
上述のマスク100を使用して作製されたカラーフィルタ基板200の平面図を図2に示す。カラーフィルタ基板200は、複数のドット部分19を含み、各ドット部分19はR、G、Bのいずれかに対応しており、図2の例では、同一色のドット部分19が縦方向に配列したストライプ配列をとっている。各ドット部分19にはR、G、Bいずれかの着色層7、8、9が形成され、その上に図示しないオーバーコート層が形成され、さらにその上に透明電極11が形成されている。図中、横方向に繰り返し配列されたR、G、Bの3つのドット部分19により、1つのカラー画素が構成される。本発明の適用により製造されるカラーフィルタ基板では、各着色層を、上記のようなストライプ配列だけでなく、デルタ配列、ダイヤゴナル配列などの各種の配列に構成することが可能である。
【0027】
図3は、図2における1つのカラー画素、即ち3つのドット部分19のB−B’断面図を示したものである。図2および図3に示すように、カラーフィルタ基板200は、ガラスやプラスチック等の基板4上に、Al(アルミニウム)膜などの反射膜6が形成されている。反射膜6は、1つのドット部分19の中央付近に開口13を有する。この開口13の領域が透過表示用カラーフィルタ領域に相当する。
【0028】
また、反射膜6の上には、アクリルなどの透明な樹脂による透明レジスト5が形成されている。透明レジスト5は、このカラーフィルタ基板200を、例えば液晶表示パネルを構成する基板に用いた場合において、透過表示領域と反射表示領域におけるカラーフィルタの彩度と明るさを調整するために設けられている。即ち、透明レジスト5は、透過表示領域においてバックライト光源などからの光が液晶層内を通過する場合、及び反射表示領域において外光が液晶層内を往復する場合においてリタデーションの最適化を図り、透過表示領域と反射表示領域における色再現性を好適化する機能を有している。
【0029】
反射膜6が形成された反射表示領域のうち、カラーフィルタ層、即ち、着色層7、8、9が形成された領域では、外光R1は、着色層7、8、9を通過して反射膜6に至り、反射膜6で反射されて再度着色層7、8、9を通過して反射光R2としてカラーフィルタ基板200の外部へ至る。また、透過表示領域においては、図示していないバックライト光源などからの照明光(透過光)T1は、開口13を通過し、着色層7、8、9を1回通過して、着色層7、8、9のそれぞれの色に応じた着色光として観測者により認識される。
【0030】
本実施例による反射表示用カラーフィルタの膜厚L2は、透過表示用カラーフィルタの膜厚L1と比較して、薄い膜厚を得ることができる。そのため、反射表示モードでも、観測者は、十分な明るさを持つ表示画像を視認することができる。透過表示用カラーフィルタの膜厚L1は、反射表示用カラーフィルタの膜厚L2の2〜5倍となることが好ましい。
【0031】
(カラーフィルタ基板の製造方法)
次に、本実施例のカラーフィルタ基板を形成する工程の一例を図4に示す。また、図3に示す1つのカラー画素、すなわち3つのドット領域19に対応する部分を形成する場合の形成過程を図5及び図6に示す。
【0032】
まず、ガラスやプラスチックなどの基板4上に、アルミニウム、アルミニウム合金、銀合金、クロムなどの金属を蒸着法やスパッタリング法などによって薄膜状に成膜した後、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングする。これにより、図5(a)に示すように、開口13を備えた反射膜6を形成する(工程P1)。なお、開口13は透過表示領域に対応して形成されるものであり、その幅をXで示す。
【0033】
次に、図5(b)に示すように、上記反射膜6の開口13を除く部分に、透明レジスト5を形成する(工程P2)。この透明レジスト5は、例えば基板4及び反射膜6の表面上にフォトリソグラフィー法などによって開口13の直上領域の部分を選択的に除去することにより形成できる。なお、透明レジスト5の材料としては、例えば透明なアクリル樹脂やエポキシ樹脂などを用いることができる。
【0034】
なお、反射膜6と透明レジスト5の積層状態は、透明レジスト5が下、反射膜6がその上とすることも可能である。
【0035】
次に、図1に示すマスク100を利用し、カラーフィルタの赤色着色層7、緑色着色層8、及び青色着色層9を順に作製する(工程P3)。
【0036】
具体的には、まず、図5(c)に示すように、赤の着色材料15を基板4に塗布し、マスク100を使用して、フォトリソグラフィー法によりパターニングを実施する。このマスク100における全透過領域1の幅をX−2Yとする。ただし、Yは、プロセス用のマスク重ね合わせマージンとする。
【0037】
この全透過領域1は、照射された光の100%が透過される領域であり、この全透過領域1においては露光量が大きいため形成される着色層7の膜厚は厚くなる。これが透過表示用カラーフィルタ領域となる。一方、中間透過率領域3は、40%の透過率を有するため、着色材料15の露光量はその分減少し、その結果、中間透過率領域3に対応した着色層7の膜厚は薄くなる。この膜厚の薄い領域が反射表示用カラーフィルタ領域となる。このようにして、図6(a)に示すように、着色層7が形成される。
【0038】
同様にして、緑色着色層8及び青色着色層9を作製し、さらに隣接するドット領域間に遮光層(ブラックマスク)BMが形成される。以上の工程を経て、図6(b)に示すように、3色の着色層7〜9、即ちカラーフィルタ層が形成される。なお、遮光層BMは、樹脂ブラックではなく、3色の着色層7〜9が重ね合わされた、いわゆる重ね遮光層として形成してもよい。
【0039】
このように、中間透過率領域(ハーフトーンマスク領域)を含むマスク100を使用し、光の強度を落として露光量を調整してフォトリソグラフフィー工程を実施することができるため、反射表示用カラーフィルタ領域の薄膜化が可能となる。
【0040】
本実施例では、フォトリソグラフィー工程において、マスク100全体に250mJの露光量を照射した場合、透過表示用カラーフィルタ領域で露光量が250mJとなり、反射表示用カラーフィルタ領域では透過表示用カラーフィルタ部分と比較して40%の照射光、すなわち100mJで露光が可能なマスク設計をとっている。ただし、この条件は、40%に限定されるものではなく、10%〜50%の範囲内の他の条件でも、望ましい好適な膜厚を得ることができる。もし、この条件を10%未満、又は50%よりも大きくした場合、すなわち、中間透過率領域の光透過率が10%〜50%の範囲外である場合には、反射表示用カラーフィルタ領域において、好適な膜厚を得ることはできない。中間透過率領域の光透過率が10%未満の場合、反射表示用カラーフィルタ領域に対応する膜厚が過度に薄く形成される。つまり、明るさは充分得られる反面、所望の彩度を得ることができない。一方、光透過率が50%を越える場合には、反射表示用カラーフィルタ領域に対応する膜厚が過度に厚く形成される。つまり、中間透過率領域の光透過率が10%未満の場合とは逆に、彩度は充分得られる反面、所望の明るさを得ることができない。このように、光透過率が10%〜50%の範囲外の条件では、反射表示用カラーフィルタ領域において好適な膜厚を得ることができない。
【0041】
従来の作製方法で作製されたカラーフィルタ基板の膜厚の比率(透過表示用カラーフィルタ領域/反射表示用カラーフィルタ領域)は、一般的に1.4程度であったが、本発明の適用による製造方法で作製されたカラーフィルタ基板においては、膜厚の比率L1/L2は、2〜5と高い値を得ることができる。
【0042】
また、R・G・B各色毎に、中間透過率領域3の光透過率を調整した別個のマスク100を使用してパターニングを行うことにより、色毎に個別に好適な膜厚比率を作製することも可能である。
【0043】
こうして、各色の着色層7〜9が形成された後、図6(c)に示すようにオーバーコート層10を形成する。本発明によるカラーフィルタ基板では、反射表示用カラーフィルタ領域の膜厚を薄くすることができるため、透過表示用カラーフィルタ領域と反射表示用カラーフィルタ領域との段差を小さくすることができる。よって、その上に形成するオーバーコート層10の上面を平坦化することができ、結果的にカラーフィルタ基板の平坦化が実現できる。
【0044】
なお、後述するように、オーバーコート層上には透明電極が成膜されるが、この際にも、オーバーコート層上面の平坦性が高いため、透明電極を安定的に形成することができる。
【0045】
したがって、従来の方法で作製された反射表示用カラーフィルタ領域と比較すると、本発明では、反射表示用カラーフィルタ領域の薄膜化を実現できる。また、透過表示モードの好適な彩度を得るため、濃度の濃いカラーフィルタ材料を使用することができる。したがって、本実施例では、明るく鮮やかな色特性を持つカラーフィルタ基板を作製できる。
【0046】
また、本実施例では、ハーフトーンマスクを利用したフォトリソグラフィー方式を用いているため、透過表示用カラーフィルタ領域と反射表示用カラーフィルタ領域の境界の段差は、従来と比較して、小さくすることができる。そのため、オーバーコート層10の形成により、基板表面を十分にカバーすることが可能である。よって、透明電極の配線切れなどの発生確率も低下し、液晶の配向むらも発生しにくくなる。その結果、本発明により、反射型表示と透過型表示の双方を高品位にした半透過反射型液晶表示装置が提供できる。
【0047】
(マスク変形例)
次に、マスク100の変形例について、説明する。図7(a)は、図1に示すマスク100のA−A’断面と、図2に示すカラーフィルタ基板のC−C’断面を示す。
【0048】
図1に示すマスク100は、全透過領域1と中間透過率領域3と遮光領域2とを有している。この全透過領域1の幅は、反射膜6の開口13の幅Xよりやや狭く、X−2Yの値とすることができる。ここで、Yはプロセス用のマスク重ね合わせマージンとする。上述したように、このサイズのマスク100を使用することにより、良好なカラーフィルタ基板を得ることができるが、選択したカラーフィルタ作製の露光条件によっては、透過表示用カラーフィルタと反射表示用カラーフィルタの境界部分で、凸状のパターン不良が発生する可能性がある。即ち、全透過領域1と中間透過率領域3の境界付近では、透過光量が急峻に変化するため、図7(a)に示すように、着色層7〜9に例えば図示のような隆起などが生じる可能性がある。
【0049】
この問題点を解決するためには、マスク100の設計において、図7(b)に示すマスク100Aのように、全透過領域1の幅ZをX−2Yより小さくする方法がある。こうすることにより、透過表示用カラーフィルタと反射表示用カラーフィルタの境界で、露光量が急峻に変化することを防止することができ、透過表示用カラーフィルタ領域と反射表示用カラーフィルタ領域の境界部分で、着色層の表面を滑らかにすることができる。
【0050】
[液晶表示パネル]
次に、上述のカラーフィルタ基板を利用した液晶表示パネルの構成について説明する。
【0051】
図8において、液晶表示パネル300は、ガラスやプラスチック基板などからなる基板31と基板32とが、シール材33を介して貼り合わせられ、このパネル内部に液晶34が封入されている。また、基板32の外面上には、位相差板35および偏光板36が順に配置され、基板31の外面上には、位相差板37および偏光板38が配置される。なお、偏光板の下方には、透過型表示を行う際に照明光を発するバックライト39が配置される。
【0052】
[液晶表示パネルの製造方法]
次に、こうして得られたカラーフィルタ基板を用いて、図8に示す液晶表示パネル300を製造する方法について、図9を参照して説明する。図9は、表示パネル300の製造工程を示すフローチャートである。
【0053】
まず、上述した方法により、上記の実施形態によるカラーフィルタ層が形成された基板31が製造される(工程S1)。さらにオーバーコート層の上に透明導電膜をスパッタリング法により成膜し、フォトリソグラフィー方式によってパターニングを実施し、透明電極11を形成する(工程S2)。
【0054】
その後、透明電極上に図示しないポリイミド樹脂などからなる配向膜を形成し、ラビング処理などを施す(工程S3)。
【0055】
一方、対向基板32を製作し(工程S4)、同様の方法で透明電極を形成し(工程S5)、さらに透明電極上に図示しない配向膜を形成し、ラビング処理などを施す(工程S6)。
【0056】
そして、シール材33を介して、上記の基板31と基板32を貼り合わせて、パネル構造を構成する(工程S7)。基板31と基板32とは、基板間に分散配置された図示しないスペーサーなどによって、ほぼ規定の基板間隔となるように貼り合わせられる。
【0057】
その後、シール材33の図示しない開口部から液晶34を注入し、シール材の開口部を紫外線硬化性樹脂などの封止材によって封止する(工程S8)。こうして主要なパネル構造が完成した後に、位相差板や偏光板などを必要に応じてパネル構造の外面上に貼着などの方法によって取り付け(工程S9)、図8に示す液晶表示パネル400が完成する。
【0058】
[電子機器]
次に、本発明による高品位カラーフィルタを用いた液晶表示パネルを電子機器の表示装置として用いる場合の実施形態について説明する。図10は、本実施形態の全体構成を示す概略構成図である。ここに示す電子機器は、上記の液晶表示パネル300と同様の液晶表示パネル400と、これを制御する制御手段410を有する。ここでは、液晶表示パネル400を、パネル構造体400Aと、半導体ICなどで構成される駆動回路400Bとに概念的に分けて描いてある。また、制御手段410は、表示情報出力源411と、表示情報処理回路412と、電源回路413と、タイミングジェネレータ414と、を有する。
【0059】
表示情報出力源411は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などからなるメモリと、磁気記録ディスクや光記録ディスクなどからなるストレージユニットと、デジタル画像信号を同調出力する同調回路とを備え、タイミングジェネレータ414によって生成された各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号などの形で表示情報を表示情報処理回路412に供給するように構成されている。
【0060】
表示情報処理回路412は、シリアル−パラレル変換回路、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路などの周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、その画像情報をクロック信号CLKとともに駆動回路400Bへ供給する。駆動回路400Bは、走査線駆動回路、データ線駆動回路及び検査回路を含む。また、電源回路413は、上述の各構成要素にそれぞれ所定の電圧を供給する。
【0061】
次に、本発明に係る液晶表示パネルを適用可能な電子機器の具体例について図11を参照して説明する。
【0062】
まず、本発明に係る液晶表示パネルを、可搬型のパーソナルコンピュータ(いわゆるノート型パソコン)の表示部に適用した例について説明する。図11(a)は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ510は、キーボード511を備えた本体部512と、本発明に係る液晶表示パネルを適用した表示部513とを備えている。
【0063】
続いて、本発明に係る液晶表示パネルを、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図11(b)は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機520は、複数の操作ボタン521のほか、受話口522、送話口523とともに、本発明に係る液晶表示パネルを適用した表示部524を備える。
【0064】
なお、本発明に係る液晶表示パネルを適用可能な電子機器としては、図11(a)に示したパーソナルコンピュータや図11(b)に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。
【0065】
[変形例]
本発明は、マルチタイプギャップ構造を採用することにより、透過表示領域と反射表示領域における液晶層の膜厚を調整したマルチギャップ構造の半透過型液晶表示装置に適用することにより、さらなる液晶表示装置の明るさおよび色調の向上を図ることも可能である。
【0066】
また、本発明の電気光学装置は、パッシブマトリクス型の液晶表示パネルだけではなく、アクティブマトリクス型の液晶表示パネル(例えば、TFT(薄膜トランジスタ)やTFD(薄膜ダイオード)をスイッチング素子として備えた液晶表示パネル)にも同様に適用することが可能である。また、液晶表示パネルだけでなく、エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、フィールド・エミッション・ディスプレイ(電界放出表示装置)などの各種の電気光学装置においても本発明を同様に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカラーフィルタ基板の製造に使用されるマスクの例を示す。
【図2】本発明の実施形態によるカラーフィルタ基板の平面図例である。
【図3】本発明の実施形態によるカラーフィルタ基板の断面図である。
【図4】本発明のカラーフィルタ基板の形成工程を示す図である。
【図5】本発明によるカラーフィルタ基板の製造プロセス例を示す図である。
【図6】本発明によるカラーフィルタ基板の製造プロセス例を示す他の図である。
【図7】本発明において使用されるマスクの構造を示す図である。
【図8】本発明を適用した液晶表示パネルの構造を示す断面図である。
【図9】本発明を適用した液晶表示パネルの製造工程を示す図である。
【図10】本発明を適用した液晶表示パネルを利用する電子機器の構成を示す。
【図11】本発明を適用した液晶表示パネルを備えた電子機器の例を示す。
【符号の説明】
1 全透過領域
2 遮光領域
3 中間透過率領域
4 基板
5 透明レジスト
6 反射膜
7 赤色着色層(カラーフィルタ層)
8 緑色着色層(カラーフィルタ層)
9 青色着色層(カラーフィルタ層)
10 オーバーコート層
11 透明電極
12 反射表示用カラーフィルタ領域
13 開口
15 16 17 カラーフィルタ材料(R・G・B)
100 マスク
200 カラーフィルタ基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a transflective color filter formed by forming a plurality of color picture elements such as RGB on a substrate. Further, the present invention relates to an electro-optical device and an electronic apparatus configured using the color filters.
[0002]
[Background Art]
The reflection type liquid crystal display device has an advantage that power consumption is small because it does not have a light source such as a backlight, and it is excellent in portability because it can be made thin. For this reason, it has been widely used for display units of various portable electronic devices and the like. However, the reflection type liquid crystal display device has a drawback that visibility is reduced in a dark place because display is performed by using external light such as natural light or illumination light.
[0003]
Therefore, in a bright place, an external light is used in the same way as a normal reflective liquid crystal display device, and in a dark place, a liquid crystal display with improved visibility is provided by using a light source such as a backlight attached to the display device. A device has been proposed. That is, this liquid crystal display device employs a display system having both a reflective type and a transmissive type, and can switch between a reflective display mode and a transmissive display mode in accordance with ambient brightness. . A transflective liquid crystal display device having both a reflective type and a transmissive type enables high-quality display even when the surroundings are dark while reducing power consumption.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of portable electronic devices and the like, demand for colorization of liquid crystal display devices has been increasing. The same applies to an electronic device provided with the above-mentioned transflective liquid crystal display device. As a color transflective liquid crystal display device that meets this demand, a transflective liquid crystal display device having a color filter substrate is used.
[0005]
In the case of such a transflective color liquid crystal display device, in the reflective display mode, external light incident on the liquid crystal display device passes through a color filter, is reflected by a reflector provided below the color filter, and is again emitted. The light passes through a color filter and reaches an observer. In short, it passes through the color filter twice. In the transmissive display mode, light from a backlight source or the like passes through the color filter once and reaches the viewer. Therefore, when a common color filter substrate is used in both the transmissive display mode and the reflective display mode, there is a problem that the saturation and brightness of a display image in each mode are insufficient.
[0006]
That is, if a color filter having a low dye density is used so that the optimum saturation is obtained in the reflection display mode, the saturation of the display image becomes insufficient in the transmission display mode. On the other hand, when a color filter having a high dye density is used so as to obtain the optimum saturation in the transmissive display mode, the brightness of the displayed image tends to be insufficient in the reflective display mode.
[0007]
For this reason, in JP-A-11-105184 and JP-A-11-201905, the thickness of the color filter in the reflective display area is made thinner than that of the color filter in the transmissive display area, so that the transflective type is used. A method for improving display characteristics of a liquid crystal display device has been proposed.
[0008]
However, in the above method, there is a limit in increasing the film thickness ratio between the transmission display color filter region and the reflection display color filter region. Therefore, the brightness is insufficient in the reflective display mode, and it is difficult to obtain the optimum saturation in the transmissive display mode.
[0009]
In addition, in the conventional color filter, a large step occurs at the boundary between the transmissive display color filter and the reflective display color filter, and it is difficult to sufficiently cover even if an overcoat layer is formed. Therefore, patterning of the ITO
[0010]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a color filter that can obtain brightness in a reflective display mode and preferable saturation in a transmissive display mode.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In one aspect of the present invention, in a method of manufacturing a color filter, a step of defining a transmissive display area and a reflective display area on a substrate; and a step of forming a colored layer in the transmissive display area and the reflective display area. Patterning the colored layer using a mask having a total transmissive area, an intermediate transmissive area, and a light-blocking area so that the transmissive display area and the reflective display area have different thicknesses.
[0012]
According to the method for manufacturing a color filter described above, a transmissive display area and a reflective display area are defined on a substrate such as glass. Next, a colored layer is formed on those regions using a color filter material or the like. Then, the colored layer is patterned using a mask having a total transmission region, an intermediate transmittance region, and a light-shielding region so that the thicknesses of the transmission display region and the reflection display region are different. Thereby, the coloring layer can be formed in the transmissive display region and the reflective display region so as to have different film thicknesses by one process.
[0013]
In one embodiment of the method for manufacturing a color filter, the transmissive display area is patterned by exposure through an entire transmissive area of the mask, and the reflective display area is patterned by exposure through an intermediate transmissivity area of the mask. According to this, it is possible to vary the exposure amount of the colored layer according to the difference in light transmittance between the entire transmission region and the intermediate transmittance region of the mask, and adjust the colored film thickness of the transmission display region and the reflection display region. it can. In a preferred example, the transmittance of the intermediate transmittance region can be in a range of 10% to 50%.
[0014]
In another aspect of the above-described method for manufacturing a color filter, patterning is performed such that the thickness of the coloring layer in the transmissive display region is larger than the thickness of the coloring layer in the reflective display region. More specifically, it is preferable that the patterning is performed so that the thickness of the colored layer in the transmissive display area is 2 to 5 times the thickness of the colored layer in the reflective display area.
[0015]
Still another aspect of the method for manufacturing a color filter described above includes a step of forming a reflective film having an opening on the substrate, defining an area where the opening is formed as the transmissive display area, An area other than the area where the opening is formed is defined as the reflective display area. That is, the area of the opening formed in the reflective film can be set as the transmissive display area, and the other area can be set as the reflective display area.
[0016]
In still another aspect of the method for manufacturing a color filter, in the mask, the intermediate transmittance region is provided as a rectangular region in the light-shielding region, and the total transmission region is rectangular in the intermediate transmittance region. It can be provided as a region. In this case, the total transmission region may have the same rectangular shape as the opening, and the total transmission region may have a rectangular shape smaller than the opening, thereby providing a transmission display region and a reflection display region. And the flatness of the colored layer can be improved at the boundary between the two.
[0017]
An electro-optical device can be configured using the color filter substrate manufactured by the above-described method for manufacturing a color filter, and an electronic apparatus including the electro-optical device can be configured.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a case where a color filter substrate is used as a component for a liquid crystal display panel which is an example of an electro-optical device will be described. It should be noted that the embodiments to be described below are merely examples for understanding the present invention, and the present invention is not limited to the embodiments.
[0019]
[Color filter substrate]
Hereinafter, an example of a color filter substrate manufactured by applying the present invention will be described. In this embodiment, the color filter layer is formed by a photolithography process. In this case, one feature is that the thickness ratio of the color filter region for transmissive display and the color filter region for reflective display is increased by using, for example, a halftone mask as the mask.
[0020]
(Mask structure)
First, a mask used when forming a color filter layer will be described. FIG. 1 shows a
[0021]
Light travels through a substance at a slower propagation speed, and the phase changes by that amount. Therefore, when a transparent thin film is provided on a mask, it is possible to locally change the phase. This transparent film is called a phase shifter in the sense that it converts the phase. In this method, a portion (shifter) for changing the phase of light is provided on a mask on which a pattern to be transferred is formed, and light whose phase has changed after passing through the shifter and light whose phase has not changed without passing through the shifter. This is a method that utilizes the interference.
[0022]
The halftone mask uses the above-described phase shifter method, and allows a part of light to pass through by an absorber corresponding to a light shielding portion. The phase of the light that has passed partially and the light that has passed as it is are inverted. For this reason, the light intensity decreases due to the phase inversion, and a photolithography process different from the conventional one can be performed. Examples of the material of the halftone film include chromium, molybdenum, tungsten, and silicon.
[0023]
Using the
[0024]
In this embodiment, a negative type color resist is used as a color filter material, but a positive type color resist can also be used.
[0025]
The
[0026]
(Structure of color filter substrate)
FIG. 2 is a plan view of a
[0027]
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of one color pixel, that is, three
[0028]
A transparent resist 5 made of a transparent resin such as acryl is formed on the
[0029]
In the reflective display region where the
[0030]
The thickness L2 of the reflective display color filter according to the present embodiment can be smaller than the thickness L1 of the transmissive display color filter. Therefore, even in the reflection display mode, the observer can visually recognize a display image having sufficient brightness. It is preferable that the thickness L1 of the color filter for transmission display is 2 to 5 times the thickness L2 of the color filter for reflection display.
[0031]
(Method of manufacturing color filter substrate)
Next, an example of a process for forming the color filter substrate of this embodiment is shown in FIG. FIGS. 5 and 6 show a forming process in the case of forming a portion corresponding to one color pixel shown in FIG. 3, that is, three
[0032]
First, a metal such as aluminum, an aluminum alloy, a silver alloy, or chromium is formed into a thin film on a
[0033]
Next, as shown in FIG. 5B, a transparent resist 5 is formed in a portion of the
[0034]
Note that the laminated state of the
[0035]
Next, using the
[0036]
Specifically, first, as shown in FIG. 5C, a
[0037]
The
[0038]
Similarly, a
[0039]
As described above, the photolithography process can be performed by using the
[0040]
In this embodiment, in the photolithography process, when the
[0041]
The ratio of the film thickness of the color filter substrate manufactured by the conventional manufacturing method (color filter region for transmission display / color filter region for reflection display) is generally about 1.4, but the ratio according to the present invention is changed. In the color filter substrate manufactured by the manufacturing method, the film thickness ratio L1 / L2 can be as high as 2 to 5.
[0042]
In addition, by performing patterning using a
[0043]
After the
[0044]
As described later, a transparent electrode is formed on the overcoat layer. In this case, the flatness of the upper surface of the overcoat layer is high, so that the transparent electrode can be formed stably.
[0045]
Therefore, in comparison with a reflective display color filter region manufactured by a conventional method, the present invention can realize a thinner reflective display color filter region. Further, in order to obtain a suitable saturation in the transmissive display mode, a color filter material having a high density can be used. Therefore, in this embodiment, a color filter substrate having bright and vivid color characteristics can be manufactured.
[0046]
Further, in this embodiment, since the photolithography method using the halftone mask is used, the step at the boundary between the color filter region for the transmissive display and the color filter region for the reflective display should be reduced as compared with the related art. Can be. Therefore, the formation of the
[0047]
(Modified example of mask)
Next, a modified example of the
[0048]
The
[0049]
In order to solve this problem, in designing the
[0050]
[LCD panel]
Next, a configuration of a liquid crystal display panel using the above-described color filter substrate will be described.
[0051]
In FIG. 8, a liquid
[0052]
[Method of manufacturing liquid crystal display panel]
Next, a method of manufacturing the liquid
[0053]
First, the
[0054]
Thereafter, an alignment film made of a polyimide resin or the like (not shown) is formed on the transparent electrode, and a rubbing process or the like is performed (step S3).
[0055]
On the other hand, the
[0056]
Then, the above-mentioned
[0057]
Thereafter, the
[0058]
[Electronics]
Next, an embodiment in which a liquid crystal display panel using a high-quality color filter according to the present invention is used as a display device of an electronic device will be described. FIG. 10 is a schematic configuration diagram illustrating the overall configuration of the present embodiment. The electronic device shown here has a liquid
[0059]
The display
[0060]
The display
[0061]
Next, a specific example of an electronic device to which the liquid crystal display panel according to the present invention can be applied will be described with reference to FIG.
[0062]
First, an example in which the liquid crystal display panel according to the present invention is applied to a display unit of a portable personal computer (so-called notebook computer) will be described. FIG. 11A is a perspective view showing the configuration of the personal computer. As shown in the figure, the
[0063]
Subsequently, an example in which the liquid crystal display panel according to the present invention is applied to a display unit of a mobile phone will be described. FIG. 11B is a perspective view showing the configuration of the mobile phone. As shown in the figure, the
[0064]
In addition, as the electronic apparatus to which the liquid crystal display panel according to the present invention can be applied, in addition to the personal computer shown in FIG. 11A and the mobile phone shown in FIG. -A video tape recorder, a car navigation device, a pager, an electronic organizer, a calculator, a word processor, a workstation, a videophone, a POS terminal, a digital still camera, etc., of a monitor direct-view type.
[0065]
[Modification]
The present invention is further applied to a transflective liquid crystal display device having a multi-gap structure in which the thickness of a liquid crystal layer in a transmissive display region and a reflective display region is adjusted by adopting a multi-type gap structure. It is also possible to improve the brightness and color tone of the image.
[0066]
Further, the electro-optical device of the present invention is not limited to a passive matrix type liquid crystal display panel, but also includes an active matrix type liquid crystal display panel (for example, a liquid crystal display panel having a TFT (thin film transistor) or TFD (thin film diode) as a switching element). ) Can be similarly applied. The present invention is applicable not only to a liquid crystal display panel but also to various electro-optical devices such as an electroluminescence device, an organic electroluminescence device, a plasma display device, an electrophoretic display device, and a field emission display (field emission display device). The same can be applied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of a mask used for manufacturing a color filter substrate of the present invention.
FIG. 2 is an example of a plan view of a color filter substrate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a color filter substrate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view showing a process of forming a color filter substrate of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a manufacturing process of a color filter substrate according to the present invention.
FIG. 6 is another view showing the example of the manufacturing process of the color filter substrate according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a structure of a mask used in the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a structure of a liquid crystal display panel to which the present invention is applied.
FIG. 9 is a diagram showing a manufacturing process of a liquid crystal display panel to which the present invention is applied.
FIG. 10 shows a configuration of an electronic device using a liquid crystal display panel to which the present invention is applied.
FIG. 11 illustrates an example of an electronic apparatus including a liquid crystal display panel to which the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
1 Total transmission area
2 Shading area
3 Intermediate transmittance area
4 Substrate
5 Transparent resist
6 Reflective film
7 Red coloring layer (color filter layer)
8 Green coloring layer (color filter layer)
9 Blue colored layer (color filter layer)
10 Overcoat layer
11 Transparent electrode
12. Color filter area for reflective display
13 opening
15 16 17 Color filter material (RGB)
100 mask
200 color filter substrate
Claims (12)
前記透過表示領域及び前記反射表示領域に着色層を形成する工程と、
全透過領域、中間透過率領域及び遮光領域を有するマスクを使用して、前記透過表示領域及び前記反射表示領域における膜厚が異なるように、前記着色層をパターニングする工程と、を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。Defining a transmissive display area and a reflective display area on the substrate;
Forming a colored layer in the transmissive display area and the reflective display area;
Patterning the colored layer so that the thicknesses in the transmissive display area and the reflective display area are different using a mask having a total transmissive area, an intermediate transmissive area, and a light-shielding area. A method of manufacturing a color filter.
前記反射表示領域に対応する前記着色層を前記マスクの中間透過率領域を通して露光する工程と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタの製造方法。Exposing the colored layer corresponding to the transmissive display area through all transmissive areas of the mask;
Exposing the colored layer corresponding to the reflective display area through an intermediate transmittance area of the mask;
The method for manufacturing a color filter according to claim 1, further comprising:
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Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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