JP2005055826A - 液晶表示装置、その製造方法および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 反射領域に対して部分的に重なるように着色層を設けた構成のもとで反射型表示の品位の低下を抑える。
【解決手段】 液晶表示装置１００は第１基板１０と第２基板２０との間に液晶層３５を有する。反射層２６は、第２基板２０上に設けられ、第１基板１０側からの入射光が当該反射層２６により第１基板１０側に反射させられる反射領域５１と第２基板２０側からの入射光が第１基板１０側に透過させられる透過領域５３とに画素を区分する。着色層１２は、第１基板１０の板面に垂直な方向からみて反射領域５１の一部と透過領域５３とに重なるように第１基板１０上に設けられる。一方、段差形成層１３は、反射領域５１のうち第１基板１０の板面に垂直な方向からみて着色層１２に重なる領域と着色層１２に重ならない領域とを覆うように第１基板１０上に設けられる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、相互に対向する一対の基板の間に液晶層を有する液晶表示装置に関し、特に、観察側からの入射光を反射層により反射させて画像の表示を行なう反射型表示と、背面側からの入射光を観察側に透過させて画像の表示を行なう透過型表示とが可能ないわゆる半透過反射型の液晶表示装置に関する。

この種の液晶表示装置によりカラー表示を行なう場合、反射型表示による表示画像の彩度が透過型表示による表示画像の彩度よりも低くなるという問題が生じ得る。このように彩度のばらつきが生じるのは、反射型表示のときには観察側からの入射光が反射層により反射させられて観察側に出射するまでに着色層（カラーフィルタ）を２回通過するのに対し、透過型表示のときには背面側からの入射光が観察側に出射するまでに着色層を１回しか通過しないという相違があるためである。この問題を解消するための技術として、例えば特許文献１には、画素のうち反射領域（反射層に重なる領域）の一部分のみと重なるように着色層を設けた構成が提案されている。この構成によれば、反射型表示に供される光の一部は着色層を通過することなく観察側に出射するから反射型表示による表示画像の彩度が増加し、透過型表示による表示画像の彩度に近づけることができる。
特開２０００−１１１９０２号公報（段落００６６および第１図）

しかしながら、この構成のもとでは、反射領域のうち着色層に重なる領域と着色層に重ならない領域とで液晶層の厚さに相違が生じる。すなわち、反射領域のうち着色層に重なる領域の液晶層は、着色層に重ならない領域の液晶層よりも、着色層の厚さの分だけ薄くなる。そして、このような液晶層の厚さに相違に起因して反射領域の液晶に配向不良が生じ、反射型表示のときの表示品位が低下するといった問題が生じ得る。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、反射領域に対して部分的に重なるように着色層を設けた構成であっても、これに起因した表示品位の低下を抑えることができる液晶表示装置およびその製造方法、ならびに液晶表示装置を用いた電子機器を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明の第１の特徴は、相互に対向する第１基板と第２基板とに挟まれた液晶層によって画素が構成される液晶表示装置において、第２基板のうち液晶層と対向する面上に設けられて第１基板側からの入射光を当該第１基板側に反射させる反射層であって、第１基板側からの入射光が当該反射層により第１基板側に反射される反射領域と第２基板側からの入射光が第１基板側に透過する透過領域とに画素を区分する反射層と、第１基板の板面に垂直な方向からみて反射領域の一部と透過領域とに重なるように第１基板のうち液晶層と対向する面上に設けられ、特定の波長の光を選択的に透過させる着色層と、反射領域のうち第１基板の板面に垂直な方向からみて着色層に重なる着色領域と着色層に重ならない非着色領域とを覆うように第１基板のうち液晶層に対向する面上に設けられ、反射領域における液晶層の厚さと透過領域における液晶層の厚さとを異ならせる段差形成層とを設けたことにある。
この構成によれば、着色層が反射領域の一部のみを覆うように設けられているから、反射領域と透過領域とに光学的な特性が同じ着色層を用いたとしても、反射型表示のときの彩度（明るさ）と透過型表示のときの彩度との相違が抑えられる。一方、反射領域のうち着色領域および非着色領域の双方を覆うように段差形成層が設けられているから、反射領域のうち着色領域にある液晶層の厚さと非着色領域にある液晶層の厚さとの相違を抑えることができる。したがって、着色層が反射領域に対して部分的に重なるように設けられた構成にも拘わらず、反射領域内における着色層の段差に起因した表示品位の低下が抑えられる。加えて、段差形成層は、反射領域における液晶層の厚さと透過領域における液晶層の厚さとを異ならせる役割も担っている。したがって、段差形成層の厚さを適宜に選定することにより、反射領域におけるリタデーションΔｎｄ（「Δｎ」は屈折率異方性であり「ｄ」は液晶層の厚さである）と透過領域におけるリタデーションΔｎｄとを個別的に最適な値に調整することができる。

この発明の望ましい態様において、段差形成層のうち着色領域に相当する領域の表面と非着色領域に相当する領域の表面とが略同一面内に位置するように段差形成層が設けられる。こうすれば、反射領域における液晶層の厚さを反射領域の全域にわたって均一にすることができる。より具体的には、着色層が非着色領域に対応して開口する孔を有する構成のもとでは、孔の直径を段差形成層の厚さの３倍以下とすることが望ましい。こうすれば、段差形成層の表面を平坦化するための特段の工程を実施しなくても、段差形成層の表面に孔を反映した窪みが現れるのを回避することができる。

また、本発明の第２の特徴は、相互に対向する第１基板と第２基板とに挟まれた液晶層によって画素が構成される液晶表示装置において、第２基板のうち液晶層と対向する面上に設けられて第１基板側からの入射光を当該第１基板側に反射させる反射層であって、第１基板側からの入射光が当該反射層により第１基板側に反射する反射領域と第２基板側からの入射光が第１基板側に透過する透過領域とに画素を区分する反射層と、第１基板の板面に垂直な方向からみて反射領域の一部と透過領域とに重なるように第１基板のうち液晶層と対向する面上に設けられ、特定の波長の光を選択的に透過させる着色層と、反射領域のうち第１基板の板面に垂直な方向からみて着色層に重なる着色領域および着色層に重ならない非着色領域と透過領域とを覆うように第１基板のうち液晶層に対向する面上に設けられた平坦化層と、第２基板の板面に垂直な方向からみて反射領域に重なるように第２基板のうち液晶層と対向する面上に設けられ、反射領域における液晶層の厚さと透過領域における液晶層の厚さとを異ならせる段差形成層とを設けたことにある。
この構成によれば、着色層が反射領域の一部のみを覆うように設けられているから、反射領域と透過領域とに光学的な特性が同じ着色層を用いたとしても、反射型表示のときの彩度（明るさ）と透過型表示のときの彩度との相違が抑えられる。一方、反射領域のうち着色領域および非着色領域の双方を覆うように平坦化層が設けられているから、反射領域のうち着色領域にある液晶層の厚さと非着色領域にある液晶層の厚さとの相違を抑えることができる。したがって、着色層が反射領域に対して部分的に重なるように設けられた構成にも拘わらず、反射領域内における着色層の段差に起因した表示品位の低下が抑えられる。一方、段差形成層によって、反射領域における液晶層の厚さと透過領域における液晶層の厚さとが異ならされる。したがって、段差形成層の厚さを適宜に選定することにより、反射領域におけるリタデーションΔｎｄ（「Δｎ」は屈折率異方性であり「ｄ」は液晶層の厚さ）と透過領域におけるリタデーションΔｎｄとを個別的に最適な値に調整することができる。
なお、この構成にあっても、平坦化層のうち着色領域に相当する領域の表面と非着色領域に相当する領域の表面とが略同一面内に位置するように平坦化層が設けられることが望ましい。さらに、着色層が非着色領域に対応して開口する孔を有する構成にあっては、孔の直径を平坦化層の厚さの３倍以下としてもよい。

なお、上記第１および第２の特徴を有する液晶表示装置においては、第１基板および第２基板のうち少なくとも一方の基板の面上に、液晶層の厚さ方向に突出して他方の基板に当接するスペーサを設けた構成が望ましい。第１基板と第２基板との間隙を維持するために両基板間に粒状のスペーサを分散させた構成のもとでは、スペーサが厚さの大きい透過領域側に流動して間隙維持を機能が損なわれるおそれがある。これに対し、他方の基板に当接するスペーサを基板に設けた構成によれば、スペーサが流動する事態は原理的に発生しない。

また、本発明に係る電子機器は、上記第１および第２の特徴を有する液晶表示装置を備えることを特徴としている。上述したように、本発明に係る液晶表示装置によれば、反射型表示のときの表示品位の低下を抑えることができるから、良好な表示品位が要求される各種の電子機器の表示装置として特に好適である。

さらに、本発明は、上記第１および第２の特徴を有する液晶表示装置の製造方法を提供する。すなわち、第１の特徴に係る液晶表示装置の製造方法は、相互に対向する第１基板および第２基板との間に液晶層を有し、前記第２基板のうち前記液晶層と対向する面上に前記第１基板側からの入射光を前記第１基板側に反射させる反射層が設けられた液晶表示装置の製造方法であって、前記第１基板の板面に垂直な方向からみて前記反射層に重なる反射領域の一部と画素のうち前記反射層に重ならない領域であって前記第２基板側からの入射光が前記第１基板側に透過する透過領域とに重なるように、特定の波長の光を選択的に透過させる着色層を前記第１基板のうち前記液晶層と対向する面上に形成する第１工程と、前記反射領域のうち前記第１基板の板面に垂直な方向からみて前記着色層に重なる着色領域と前記着色層に重ならない非着色領域とを覆うように、前記反射領域における液晶層の厚さと前記透過領域における液晶層の厚さとを異ならせる段差形成層を前記第１基板のうち前記液晶層に対向する面上に形成する第２工程と、前記段差形成層の表面を前記着色領域に対応する領域と前記非着色領域に対応する領域とにわたって平坦化する第３工程とを有することを特徴とする。
この方法のうち第３工程においては、第２工程により形成された段差形成層の表面をベーク（焼成）することにより当該表面を平坦化する工程を実施することが望ましい。このベーク工程により段差形成層の表面を平坦化すれば、その表面を平坦化するための特別な工程（例えばエッチバック処理）を不要とすることができるから、製造工程の簡素化や製造コストの低減が図られる。

一方、第２の特徴に係る液晶表示装置の製造方法は、相互に対向する第１基板および第２基板との間に液晶層を有し、前記第２基板のうち前記液晶層と対向する面上に前記第１基板側からの入射光を前記第１基板側に反射させる反射層が設けられた液晶表示装置の製造方法であって、前記第１基板の板面に垂直な方向からみて前記反射層に重なる反射領域の一部と画素のうち前記反射層に重ならない領域であって前記第２基板側からの入射光が前記第１基板側に透過する透過領域とに重なるように、特定の波長の光を選択的に透過させる着色層を前記第１基板のうち前記液晶層と対向する面上に形成する第１工程と、前記反射領域のうち前記第１基板の板面に垂直な方向からみて前記着色層に重なる着色領域と前記着色層に重ならない非着色領域とを覆うように平坦化層を形成する第２工程と、前記平坦化層の表面を前記着色領域に対応する領域と前記非着色領域に対応する領域とにわたって平坦化する第３工程と、前記第２基板の板面に垂直な方向からみて前記反射領域に重なるように、前記反射領域における液晶層の厚さと前記透過領域における液晶層の厚さとを異ならせる段差形成層を前記第２基板のうち前記液晶層と対向する面上に設ける第４工程とを有することを特徴とする。
この方法の第３工程においても、製造工程の簡素化や製造コストの低減を図るべく、第２工程により形成された平坦化層の表面をベーク（焼成）することにより当該表面を平坦化する工程を実施することが望ましい。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。

＜Ａ：第１実施形態＞
＜Ａ−１：液晶表示装置の構成＞
図１は、本発明に係る液晶表示装置の外観を示す平面図である。同図に示すように、この液晶表示装置１００は、相互に対向する第１基板１０と第２基板２０とを有する。これらの基板は、光透過性を有する板状またはフィルム状の部材であり、ガラスやプラスチックといった各種の材料からなる。第１基板１０と第２基板２０とは枠状のシール材３０を介して貼り合わされている。第１基板１０および第２基板２０とシール材３０とによって囲まれた空間には、ＴＮ（Twisted Nematic）型やＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型などの液晶が封止されて液晶層が形成されている。なお、以下では、液晶からみて第１基板１０側（すなわち図１における手前側）を「観察側」と表記する。すなわち、液晶表示装置１００により表示された画像を視認する観察者が位置する側という意味である。これに対し、液晶に対して第２基板２０側（すなわち図１における奥側）を「背面側」と表記する。第１基板１０のうち観察側の表面と第２基板２０のうち背面側の表面とには、液晶表示装置１００への入射光を偏光させる偏光板や干渉色を補償するための位相差板（いずれも図示略）が貼着されている。また、液晶表示装置１００の背面側には、第２基板２０に光を照射する照明装置（バックライトユニット）が配置されるが、図１においてはその図示が省略されている。

第２基板２０のうち液晶層と対向する面上には、Ｘ方向（行方向）に延在する複数の走査線２１とＹ方向（列方向）に延在する複数のデータ線２２とが設けられている。さらに、走査線２１とデータ線２２とが交差する部分には画素電極２３が形成されている。したがって、図１に示すように、複数の画素電極２３はＸ方向およびＹ方向にわたってマトリクス状に配列する。各画素電極２３は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの光透過性を有する導電性材料により形成された略矩形状の電極であり、能動素子たるＴＦＴ（Thin Film Transistor）を介して走査線２１およびデータ線２２に接続されている。一方、第１基板１０のうち液晶層と対向する面上には、その全面にわたって対向電極１４が形成されている。この対向電極１４は、ＩＴＯなどの光透過性を有する導電性材料からなる。この構成のもと、第１基板１０と第２基板２０とに挟まれた液晶は、画素電極２３と対向電極１４との間に印加された電圧に応じてその配向方向が変化させられる。すなわち、画素電極２３と対向電極１４とが液晶を挟んで対向する領域が画素として機能する。換言すれば、電圧の印加により液晶の配向方向が制御される領域を画素として捉えることができる。

次に、図２は、ひとつの画素に特に着目して液晶表示装置１００の構成を示す断面図である。同図に示すように、第２基板２０のうち液晶層３５と対向する面上には、上述した複数の走査線２１および複数のデータ線２２（図２では図示略）とＴＦＴ２４とが設けられている。ＴＦＴ２４のゲート端子は走査線２１に接続され、ソース端子はデータ線２２に接続されている。そして、これらの要素が設けられた第２基板２０の表面は絶縁層２５によって覆われている。この絶縁層２５は、ＳｉＯ_２などの絶縁性材料からなる層であり、第２基板２０の全面にわたって形成されている。

絶縁層２５の面上には、各画素電極２３に対応するように反射層２６が設けられている。この反射層２６は、アルミニウムや銀といった単体金属やこれらを主成分として含む合金など光反射性を有する導電性材料からなる。図２に示すように、絶縁層２５の表面は多数の微細な山部（凸部）と谷部（凹部）とが設けられた粗面となっており、反射層２６の表面にはこの粗面を反映した散乱構造が形成されている。

図１に示した画素電極２３は、絶縁層２５の面上に反射層２６を覆うように形成されている。各画素電極２３は、その下層に設けられた反射層２６と電気的に導通している。ここで、反射層２６は、絶縁層２５に設けられたコンタクトホール２５ａを介してＴＦＴ２４のドレイン端子と導通している。したがって、走査線２１が選択されてＴＦＴ２４がオン状態となっているときにデータ線２２に供給されるデータ信号に応じた電圧が、ＴＦＴ２４のドレイン端子から反射層２６を介して画素電極２３に印加される。反射層２６および画素電極２３が設けられた絶縁層２５の表面は配向膜２８によって覆われている。この配向膜２８は、例えばポリイミドからなる有機薄膜であり、電圧が印加されていないときの液晶の配向状態を規定するためにラビング処理が施されている。

次に、図３は、反射層２６の形状に特に着目して画素の構成を示す平面図（すなわち第２基板２０の板面に垂直な方向から第２基板２０をみたときの平面図）である。同図におけるIIーII線からみた断面図が図２に相当している。なお、同図においてはＸ方向に並ぶ３つの画素のみが示されているが、他の画素も同様の構成となっている。

図２および図３に示すように、反射層２６は、第２基板２０の板面に垂直な方向からみてひとつの画素５（平面的な形状は画素電極２３と一致する）の一部分と重なるように設けられ、これにより画素５を反射領域５１と透過領域５３とに区分する。すなわち、画素５のうち反射層２６と重なる領域が反射領域５１であり、画素５のうち反射層２６と重ならない領域が透過領域５３である。このうち反射領域５１は、観察側から第１基板１０に入射して液晶層３５を通過した光が反射層２６の表面にて反射して再び液晶層３５を通過し、その後に第１基板１０から観察側に出射する領域である。このように反射層２６の表面で反射させられて観察側に出射した光が観察者に認識されることにより反射型表示が実現される。一方、透過領域５３は、背面側に配置された照明装置から第２基板２０に入射した光が液晶層３５を通過し、その後に第１基板１０から観察側に出射する領域である。このように第２基板２０側から入射して観察側に出射した光が観察者に認識されることにより透過型表示が実現される。このように、反射層２６は、反射領域５１と透過領域５３とを画定するための役割を担っている。

一方、図２に示すように、第１基板１０のうち液晶層３５と対向する面上には、着色層１２（カラーフィルタ）および遮光層１１が形成されている。このうち遮光層１１は、各画素５の間隙部分（すなわち画素電極２３と対向電極１４とが対向する領域以外の領域）を覆うように格子状に形成され、各画素５の間隙を遮光して表示画像のコントラストを向上させる役割を担っている。一方、着色層１２は、各画素電極２３と対向するように設けられた樹脂層であり、染料や顔料によって赤色、緑色および青色のうちのいずれかに着色されている。したがって、各色の着色層１２は、その色に対応する波長の光を選択的に透過させる。

ここで、図４は、各画素５の反射領域５１および透過領域５３との関係に特に着目して着色層１２の形状を示す平面図である。同図においては、Ｘ方向に並ぶ３つの画素５を第１基板１０の観察側からみた図が示されているが、他の画素５についても同様の構成となっている。

図４に示すように、着色層１２は、第１基板１０の板面に垂直な方向からみて画素５における反射領域５１および透過領域５３の双方と重なるように形成される。ただし、着色層１２のうち反射領域５１と重なる領域には多数の開口部１２ａがランダムな位置に設けられている。各開口部１２ａは着色層１２が除去された部分であり、したがって、図１に示すように各開口部１２ａを介して第１基板１０の表面が露出することとなる。図４に示すように、本実施形態における開口部１２ａは平面形状が円形の孔である。この構成のもと、透過型表示が行なわれるときには、第２基板２０から液晶層３５を通過して第１基板１０側に向かう光のほとんどが着色層１２を通過した後に観察側に出射する。これに対し、反射型表示が行なわれるときには、まず、観察側からの入射光の一部は着色層１２を通過して特定の波長成分のみが選択されたうえで反射層２６に到達する一方、入射光の他の一部は開口部１２ａを通過して波長成分の選択を経ることなく反射層２６に到達する。反射層２６による反射光が観察側に出射する場合も同様であり、反射光の一部が着色層１２を通過して特定の波長成分のみが選択されたうえで観察側に出射する一方、反射光の他の一部は開口部１２ａを通過して波長成分の選択を経ることなく観察側に出射する。このように、本実施形態によれば、反射領域５１の全部に着色層１２が重ねられた構成と比較して、反射型表示のときに観察側に出射する光量を増やすことができる。したがって、反射型表示における表示画像の彩度（明るさ）と透過型表示における表示画像の彩度との相違が抑えられる。なお、以下では、反射領域５１のうち第１基板１０の板面に垂直な方向からみて着色層１２に重なる領域を「着色領域」と表記し、着色層１２に重ならない領域（すなわち着色層１２の開口部１２ａに相当する領域）を「非着色領域」という。

一方、図２に示すように、着色層１２および遮光層１１が設けられた第１基板１０の面上には段差形成層１３が形成されている。この段差形成層１３は、アクリル系やエポキシ系などの樹脂材料やポリイミドなどの有機材料により形成された光透過性を有する層である。さらに詳述すると、段差形成層１３は、第１基板１０の板面に垂直な方向からみて反射領域５１と重なるように設けられる一方、透過領域５３とは重ならない。したがって、第１基板１０の表面には、段差形成層１３が設けられた領域と設けられていない領域との間に段差が形成されることとなる。換言すると、反射領域５１にある液晶層３５の厚さＤrは、透過領域５３にある液晶層３５の厚さＤtと比較して、段差形成層１３の厚さの分だけ小さくなる。ここで、反射型表示のときに光が入射してから出射するまでに液晶層３５を通過する回数は「２回」であるのに対し、透過型表示のときに光が入射して出射するまでに液晶層３５を通過する回数は「１回」である。一方、表示に供される光が液晶層３５を通過する経路長は、反射型表示であるか透過型表示であるかに拘わらず一定であることが望ましい。したがって、反射領域５１にある液晶層３５の厚さＤrが透過領域５３にある液晶層３５の厚さＤtの半分程度となるように段差形成層１３の厚さが選定されることが望ましい。より具体的には、段差形成層１３は、透過領域５３にある液晶層３５の厚さＤtの半分程度の厚さに形成されることが望ましい。

また、図２に示すように、段差形成層１３は、着色層１２の面上に設けられるだけではなく着色層１２の開口部１２ａに入り込んで当該開口部１２ａを埋めるように形成される。この構成により、段差形成層１３のうち着色層１２を覆う領域（すなわち着色領域に対応する領域）の表面と、開口部１２ａを覆う領域（すなわち非着色領域に対応する領域）の表面とは略同一面内に位置することとなる。換言すると、段差形成層１３は、開口部１２ａに対応した窪みが表面に現れないように設けられるのである。したがって、着色層１２のうち反射領域５１に対応する領域に開口部１２ａが設けられているにも拘わらず、反射領域５１にある液晶層３５の厚さＤrは着色領域と非着色領域とで等しくなる。この結果、着色層１２に開口部１２ａを設けたことに起因した表示品位の低下が抑えられる。以上に説明したように、本実施形態における段差形成層１３は、反射領域５１の液晶層３５の厚さＤrと透過領域５３の液晶層３５の厚さＤtとを異ならせる役割のほか、反射領域５１のうち着色領域にある液晶層３５の厚さと非着色領域にある液晶層３５の厚さとを等しくする役割を担っている。

この段差形成層１３の面上にはスペーサ１６が設けられている。このスペーサ１６は、段差形成層１３の面上から第２基板２０側に突出する柱状の部材であり、その先端が第２基板２０の配向膜２８に当接する。このスペーサ１６が第１基板１０と第２基板２０との間に介在することにより、両基板のセルギャップ（間隙の大きさ）が所期の値に維持される。ところで、セルギャップを維持するための構成としては、微細な粒状のスペーサを両基板間に分散させる構成も考えられる。しかしながら、本実施形態のように反射領域５１と透過領域５３とで液晶層３５の厚さが異なる構成のもとで反射領域５１の液晶層３５の厚さＤrに適合した粒状のスペーサを用いた場合には、各スペーサがセルギャップの大きい透過領域５３に向かって流動して反射領域５１に存在するスペーサが少なくなり、ひいてはスペーサとしての機能が損なわれるといった問題が生じ得る。これに対し、本実施形態のように柱状のスペーサ１６が基板に固定された構成によれば、スペーサの流動といった問題は原理的に発生しない。

一方、着色層１２、遮光層１１および段差形成層１３が設けられた第１基板１０の面上には、その全面にわたって対向電極１４が設けられている。このように着色層１２および遮光層１１は対向電極１４によって覆われているから、着色層１２および遮光層１１から有機材料が染み出して液晶を劣化させるといった問題を解消することができる。対向電極１４の面上には、配向膜２８と同様の配向膜１５が設けられている。

＜Ａ−２：製造方法＞
次に、図５を参照して、本実施形態に係る液晶表示装置１００の製造方法を説明する。なお、第２基板２０上の各要素は公知である各種の方法を用いて作成され得るため、以下では、第１基板１０上の各要素に関わる製造方法を中心に説明を進める。

まず、図５（ａ）に示すように、第１基板１０の一方の面上に遮光層１１が形成される。具体的には、クロムからなる薄膜をスパッタリング法などを用いて第１基板１０の全面に成膜し、この薄膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて格子状にパターニングすることによって遮光層１１が得られる。

次いで、図５（ｂ）に示すように、遮光層１１が形成された第１基板１０の面上に、赤色、緑色および青色の各色ごとに着色層１２が順次に形成される。すなわち、まず、赤色に着色された樹脂層を第１基板１０の全面にわたって形成する。次いで、フォトリソグラフィ技術を用いて、この樹脂層のうち赤色の着色層１２が形成されるべき領域以外の領域を除去する。この除去工程において、樹脂層のうち反射領域５１に重なるべき領域も部分的に除去されて開口部１２ａが形成される。以上の工程により、開口部１２ａを有する赤色の着色層１２が得られる。この後、同様の工程を繰り返すことにより緑色および青色の着色層１２を形成する。

続いて、遮光層１１および着色層１２が形成された第１基板１０の面上に段差形成層１３が形成される（図５（ｃ）および（ｄ））。すなわち、まず、ポリイミドやアクリルなどの感光性材料を第１基板１０の全面にわたって２μｍ（マイクロメートル）から４μｍ程度の厚さに塗布してプリベークを施すことにより、図５（ｃ）に示すように樹脂層６０を形成する。次いで、この樹脂層６０のうち反射領域５１に対応する領域のみを選択的に露光する。続いて、樹脂層６０を現像することにより樹脂層６０のうち反射領域５１に対応する領域以外の領域（例えば透過領域５３に対応する領域）を除去してポストベークを施す。以上の工程により図５（ｄ）に示すように段差形成層１３が得られる。

ここで、着色層１２に設けられた開口部１２ａの直径が樹脂層６０の厚さ（第１基板１０に接触する底面と表面との距離）と略等しい場合には、単に上記の工程（塗布・プリベーク・露光・現像・ポストベーク）を実施することによって、図６に示すように開口部１２ａの段差が埋められて段差形成層１３の表面は平坦となる。したがって、この場合には、段差形成層１３の表面を平坦化するための別個の工程は不要である。また、着色層１２に設けられた開口部１２ａの直径が樹脂層６０の厚さの３倍以下の範囲にある場合には、塗布およびプリベークを実施した段階では図７に示すように樹脂層６０の表面に開口部１２ａに対応した窪み６１が僅かに現れるものの、図７に破線で示すように、この窪み６１はその後のポストベークにより平坦化される。したがって、この場合にも、段差形成層１３の表面を平坦化するための別個の工程は不要である。以上のように、製造工程の簡略化や製造コストの低減を図るという観点からすると、開口部１２ａの直径を樹脂層６０の厚さの３倍以下の範囲にすることが望ましい。もっとも、開口部１２ａの大きさの範囲はこれに限られない。ポストベークの後に段差形成層１３の表面に窪み６１が現れる場合には、別個の工程によって段差形成層１３の表面を平坦化してもよい。例えば、ポストベークの後に段差形成層１３の表面にエッチバックを施すことによってその表面を平坦化することができる。この場合には、段差形成層１３の平坦化のために別個の工程が必要となるものの、その表面を確実かつ精緻に平坦化することができるという利点がある。

以上の工程により段差形成層１３が形成された後、その段差形成層１３の面上にスペーサ１６が形成される。このスペーサ１６は、ポリイミドやアクリルなどの感光性材料を第１基板１０の面上に２μｍから４μｍ程度の厚さとなるように成膜した後、適宜にパターニングすることによって得られる。次いで、第１基板１０の面上に対向電極１４が形成される。この対向電極１４は、ＩＴＯからなる薄膜をスパッタリング法などを用いて第１基板１０の全面に成膜し、この薄膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることによって得られる。続いて、対向電極１４を覆うようにポリイミドからなる配向膜１５が形成されてラビング処理が施される。ここで、段差形成層１３の表面に開口部１２ａに対応する窪み６１がある場合には、配向膜１５の表面にもこれを反映した窪みが形成されるため、その窪みの底部にはラビング処理が施されず液晶の配向不良を招くおそれがある。本実施形態によれば、段差形成層１３の表面は平坦化されているから、配向膜１５のうち反射領域５１に対応する領域に対して均一にラビング処理を施すことができる。

以上の工程により図５（ｅ）に示すように第１基板１０上の各要素が完成する。この後、第１基板１０と画素電極２３などが形成された第２基板２０とが、電極形成面を対向させた状態でシール材３０を介して貼り合わされる。そして、両基板とシール材３０とによって囲まれた空間に液晶を封止し位相差板や偏光板を貼着することによって、図１に示した液晶表示装置１００が得られる。

＜Ｂ：第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の構成を説明する。上記第１実施形態においては、反射領域５１にある液晶層３５の厚さＤrと透過領域５３にある液晶層３５の厚さＤtとを段差形成層１３によって異ならせる構成を例示した。これに対し、本実施形態においては、第２基板２０上の絶縁層２５がこの役割を担うようになっている。なお、本実施形態に係る液晶表示装置のうち上記第１実施形態に係る液晶表示装置１００と同様の作用を営むものについては共通の符号を付してその説明を省略する。

図８は、本実施形態に係る液晶表示装置１０１の断面図である。同図に示された断面は図２に示した断面に相当している。図８に示すように、本実施形態においては、図２に示した絶縁層２５の代わりに段差形成層２７が設けられている。この段差形成層２７は、絶縁層２５と同様に、走査線２１、データ線２２およびＴＦＴ２４を覆うように、アクリル系やエポキシ系などの樹脂材料やポリイミドなどの有機材料により第２基板２０の面上に設けられる。段差形成層２７の表面は粗面化されており、その粗面上に反射層２６が形成される。この段差形成層２７は、第２基板２０の板面に垂直な方向からみて反射領域５１と重なるように形成され、透過領域５３には重ならない。すなわち、段差形成層２７は、上記実施形態に示した段差形成層１３と同様に、反射領域５１にある液晶層３５の厚さＤrと透過領域５３にある液晶層３５の厚さＤtとを異ならせる役割を担っている。したがって、反射型表示と透過型表示とにおいて液晶層３５中の光路長を揃えるという観点からすると、段差形成層２７は、透過領域５３にある液晶層３５の厚さＤtの半分程度の厚さに形成されることが望ましい。

一方、第１基板１０上には、図２に示した段差形成層１３の代わりに平坦化層１７が設けられている。この平坦化層１７は、反射領域５１および透過領域５３の双方を含む第１基板１０の全面にわたって設けられて着色層１２および遮光層１１を覆う層である。平坦化層１７は、エポキシ系やアクリル系の樹脂材料やポリイミドなどの有機材料によって２μｍから４μｍ程度の厚さに形成される。この平坦化層１７は、着色層１２や遮光層１１の面上に設けられるだけではなく着色層１２の開口部１２ａに入り込んで当該開口部１２ａを埋めるように形成される。したがって、平坦化層１７のうち着色層１２を覆う領域（着色領域）の表面と開口部１２ａを覆う領域（非着色領域）の表面とは略同一面内に位置することとなる。換言すると、平坦化層１７は、開口部１２ａに対応した窪みが表面に現れないように設けられるのである。したがって、本実施形態においても上記第１実施形態と同様に、着色層１２のうち反射領域５１に対応する領域に開口部１２ａが設けられているにも拘わらず、反射領域５１にある液晶層３５の厚さＤrは着色領域と非着色領域とで等しくなる。なお、上記第１実施形態と同様の理由により、着色層１２に設けられた開口部１２ａの直径は平坦化層１７の厚さの３倍以下であることが望ましい。

以上に説明したように、本実施形態においては、反射領域５１の液晶層３５の厚さＤrと透過領域５３の液晶層３５の厚さＤtとを異ならせる役割を段差形成層２７が担う一方、反射領域５１のうち着色領域にある液晶層３５の厚さと非着色領域にある液晶層３５の厚さとを等しくする役割を平坦化層１７が担っている。したがって、本実施形態においても上記第１実施形態と同様の効果が得られる。なお、本実施形態に係る液晶表示装置１０１は上記第１実施形態に示した液晶表示装置１００と同様の方法により製造される。具体的には、上記第１実施形態の段差形成層１３を形成する工程に代えて平坦化層１７を形成する工程が実施される。この工程においては、遮光層１１と着色層１２とを覆うように樹脂層６０が塗布およびプリベークにより形成された後に、露光、現像およびポストベークを経て平坦化層１７が形成される。

＜Ｃ：変形例＞
以上に説明した実施形態はあくまでも例示である。したがって、この形態に対しては本発明の趣旨から逸脱しない範囲で種々の変形を加えることができる。具体的には、以下のような変形例が考えられる。

（１）上記各実施形態においては着色層１２に孔状の開口部１２ａを設けた構成を例示したが、開口部１２ａの形状はこれに限られない。例えば、図９に示すように、着色層１２のうち反射領域５１に属する領域の中央部にひとつの開口部１２ａを設けてもよい。このように、本発明においては、反射領域５１に対して部分的に重なるように着色層１２が形成されていれば足り、着色層１２の形状の如何は不問である。

（２）上記実施形態においては、画素５を上下に２分割した一方の領域を反射領域５１として他方を透過領域５３としたが、反射領域５１と透過領域５３との形状はこれに限られない。例えば、図１０に示すように、画素５の周縁に沿って反射層２６を設けることにより、画素５の中央部の領域を透過領域５３とするとともに周縁の領域を反射領域５１としてもよいし、図１０に示した反射領域５１と透過領域５３との関係を逆転させてもよい。要するに、反射層２６によって画素５が反射領域５１と透過領域５３とに区分されていれば足り、各領域の形状の如何は不問である。

（３）上記実施形態においては、三端子型能動素子であるＴＦＴを用いた液晶表示装置を例示したが、二端子型能動素子であるＴＦＤ（Thin Film Diode）を用いた液晶表示装置にも本発明を適用することができる。また、アクティブマトリクス型の液晶表示装置だけではなく、画素を駆動するための能動素子を持たないパッシブマトリクス型の液晶表示装置にも本発明を適用することができる。

＜Ｄ：適用例＞
次に、本発明に係る液晶表示装置は、画像を表示するための手段として各種の電子機器に適用され得る。図１１は、本発明に係る液晶表示装置を適用した可搬型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、このパーソナルコンピュータ７０は、キーボード７２１を備えた本体部７２と、本発明に係る液晶表示装置１００または１０１を適用した表示部７３とを備えている。

なお、本発明に係る液晶表示装置が適用される電子機器としては、図１１に示したパーソナルコンピュータのほかにも、携帯電話機や、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。

本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の外観を示す斜視図である。 液晶表示装置の断面を拡大して示す図である。 反射領域と透過領域との関係を示す平面図である。 反射領域および透過領域と着色層との関係を示す平面図である。 液晶表示装置の製造工程を説明するための図である。 開口部の直径と段差形成層の厚さとの関係を説明するための図である。 開口部の直径と段差形成層の厚さとの関係を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の断面を拡大して示す図である。 変形例に係る反射領域および透過領域と着色層との関係を示す平面図である。 変形例に係る反射領域と透過領域との関係を示す平面図である。 本発明に係る電子機器の一例たるパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。

符号の説明

１００，１０１……液晶表示装置、１０……第１基板、１１……遮光層、１２……着色層、１２ａ……開口部、１３……段差形成層、１４……対向電極、１５……配向膜、１６……スペーサ、１７……平坦化層、２０……第２基板、２３……画素電極、２５……絶縁層、２６……反射層、２７……段差形成層、２８……配向膜、３０……シール材、３５……液晶層、５……画素、５１……反射領域、５３……透過領域、６０……樹脂層、７０……パーソナルコンピュータ。

Claims (12)

1. 相互に対向する第１基板と第２基板とに挟まれた液晶層によって画素が構成される液晶表示装置において、
   前記第２基板のうち前記液晶層と対向する面上に設けられて前記第１基板側からの入射光を当該第１基板側に反射させる反射層であって、前記第１基板側からの入射光が当該反射層により前記第１基板側に反射する反射領域と前記第２基板側からの入射光が前記第１基板側に透過する透過領域とに前記画素を区分する反射層と、
   前記第１基板の板面に垂直な方向からみて前記反射領域の一部と前記透過領域とに重なるように前記第１基板のうち前記液晶層と対向する面上に設けられ、特定の波長の光を選択的に透過させる着色層と、
   前記反射領域のうち前記第１基板の板面に垂直な方向からみて前記着色層に重なる着色領域と前記着色層に重ならない非着色領域とを覆うように前記第１基板のうち前記液晶層に対向する面上に設けられ、前記反射領域における液晶層の厚さと前記透過領域における液晶層の厚さとを異ならせる段差形成層と
   を具備する液晶表示装置。
2. 前記段差形成層のうち前記着色領域に相当する領域の表面と前記非着色領域に相当する領域の表面とは略同一面内にある
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記着色層は前記非着色領域に対応して開口する孔を有し、
   前記孔の直径は前記段差形成層の厚さの３倍以下である
   請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 相互に対向する第１基板と第２基板とに挟まれた液晶層によって画素が構成される液晶表示装置において、
   前記第２基板のうち前記液晶層と対向する面上に設けられて前記第１基板側からの入射光を当該第１基板側に反射させる反射層であって、前記第１基板側からの入射光が当該反射層により前記第１基板側に反射する反射領域と前記第２基板側からの入射光が前記第１基板側に透過する透過領域とに画素を区分する反射層と、
   前記第１基板の板面に垂直な方向からみて前記反射領域の一部と前記透過領域とに重なるように前記第１基板のうち前記液晶層と対向する面上に設けられ、特定の波長の光を選択的に透過させる着色層と、
   前記反射領域のうち前記第１基板の板面に垂直な方向からみて前記着色層に重なる着色領域および前記着色層に重ならない非着色領域と前記透過領域とを覆うように前記第１基板のうち前記液晶層に対向する面上に設けられた平坦化層と、
   前記第２基板の板面に垂直な方向からみて前記反射領域に重なるように前記第２基板のうち前記液晶層と対向する面上に設けられ、前記反射領域における液晶層の厚さと前記透過領域における液晶層の厚さとを異ならせる段差形成層と
   を具備する液晶表示装置。
5. 前記平坦化層のうち前記着色領域に相当する領域の表面と前記非着色領域に相当する領域の表面とは略同一面内にある
   請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記着色層は前記非着色領域に対応して開口する孔を有し、
   前記孔の直径は前記平坦化層の厚さの３倍以下である
   請求項４または５に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１基板および前記第２基板のうち少なくとも一方の基板の面上に設けられ、前記液晶層の厚さ方向に突出して他方の基板に当接するスペーサを具備する
   請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示装置。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の液晶表示装置を具備する電子機器。
9. 相互に対向する第１基板および第２基板との間に液晶層を有し、前記第２基板のうち前記液晶層と対向する面上に前記第１基板側からの入射光を前記第１基板側に反射させる反射層が設けられた液晶表示装置の製造方法であって、
   前記第１基板の板面に垂直な方向からみて前記反射層に重なる反射領域の一部と画素のうち前記反射層に重ならない領域であって前記第２基板側からの入射光が前記第１基板側に透過する透過領域とに重なるように、特定の波長の光を選択的に透過させる着色層を前記第１基板のうち前記液晶層と対向する面上に形成する第１工程と、
   前記反射領域のうち前記第１基板の板面に垂直な方向からみて前記着色層に重なる着色領域と前記着色層に重ならない非着色領域とを覆うように、前記反射領域における液晶層の厚さと前記透過領域における液晶層の厚さとを異ならせる段差形成層を前記第１基板のうち前記液晶層に対向する面上に形成する第２工程と、
   前記段差形成層の表面を前記着色領域に対応する領域と前記非着色領域に対応する領域とにわたって平坦化する第３工程と
   を有する液晶表示装置の製造方法。
10. 前記第３工程は、前記第２工程により形成された前記段差形成層の表面をベークすることにより当該表面を平坦化する工程を含む
    請求項９に記載の液晶表示装置の製造方法。
11. 相互に対向する第１基板および第２基板との間に液晶層を有し、前記第２基板のうち前記液晶層と対向する面上に前記第１基板側からの入射光を前記第１基板側に反射させる反射層が設けられた液晶表示装置の製造方法であって、
    前記第１基板の板面に垂直な方向からみて前記反射層に重なる反射領域の一部と画素のうち前記反射層に重ならない領域であって前記第２基板側からの入射光が前記第１基板側に透過する透過領域とに重なるように、特定の波長の光を選択的に透過させる着色層を前記第１基板のうち前記液晶層と対向する面上に形成する第１工程と、
    前記反射領域のうち前記第１基板の板面に垂直な方向からみて前記着色層に重なる着色領域と前記着色層に重ならない非着色領域とを覆うように平坦化層を形成する第２工程と、
    前記平坦化層の表面を前記着色領域に対応する領域と前記非着色領域に対応する領域とにわたって平坦化する第３工程と、
    前記第２基板の板面に垂直な方向からみて前記反射領域に重なるように、前記反射領域における液晶層の厚さと前記透過領域における液晶層の厚さとを異ならせる段差形成層を前記第２基板のうち前記液晶層と対向する面上に設ける第４工程と
    を有する液晶表示装置の製造方法。
12. 前記第３工程は、前記第２工程により形成された前記平坦化層の表面をベークすることにより当該表面を平坦化する工程を含む
    請求項１１に記載の液晶表示装置の製造方法。

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