JP2006330602A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 画素内にスペーサ機能を有すると共に液晶分子の配向を規制する突起を備える新規な反射透過型の液晶表示装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 画素は、カラーフィルタ基板１２側から入射する光を反射層４４で反射する反射部３６と、薄膜トランジスタ基板１４の背面から光を透過する透過部３７とを有し、反射部３６内に液晶分子４８の配向を規制する配向規制突起４０ｃが設けられた構成とする。複数の画素のうち一部の画素において、ガラス基板４１の下側にカラーフィルタ層３３と、カラーフィルタ層３３を覆う透明樹脂層４５−２が形成されている。透明樹脂層４５−２は、その中央部が凸状となり、その表面に形成された配向規制突起４０ｃの先端部が画素電極２９の表面に接触する。配向規制突起４０ｃはカラーフィルタ基板１２と薄膜トランジスタ基板１４との間隙を規制するスペーサとしての機能を有する。
【選択図】 図８

Description

本発明は液晶表示装置およびその製造方法に係り、特に反射層を有する液晶表示装置およびその製造方法に関する。

カラー液晶表示装置はノートパソコン、ＴＶ、モニター、ＰＤＡ、投射型プロジェクター、携帯電話等に用いられている。液晶表示装置の需要は急増しており、ユーザの液晶表示装置に対するニーズも多様化している。特に携帯が可能なノートパソコンやＰＤＡ等の携帯電子機器の液晶表示装置には、屋内などの周囲が暗い所でも、屋外での太陽光下のような周囲が明るい所でも良好な視認性が求められている。このようなニーズに応えるものとして、周囲が明るい場合には主として反射型の液晶表示装置として機能し、周囲が暗い場合には主として透過型の液晶表示装置として機能しうる、反射透過型の液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。反射透過型の液晶表示装置は、周囲が明るい場合には消費電力が少なく、使用時間が延びるという利点があり、携帯電子機器の液晶表示装置には最適である。

液晶表示装置のうち、視角特性や表示品質に優れる垂直配向（ＶＡ：Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ）型液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。ＶＡ型液晶表示装置は、両基板の対向する面に垂直配向膜を備え、両基板間に負の誘電率異方性を有する液晶層を含むことを特徴としている。また、ＶＡ型液晶表示装置は、基板上に液晶分子の配向を規制するための突起やスリットを備えており、これらにより、ＶＡ型液晶表示装置は優れた視角特性や表示品質を実現している（例えば、特許文献３参照。）。
特開２００２−２２１７１６号公報 特開平１１−２４２２２５号公報 特開２００２−１６２６２９号公報

ところで、特許文献３では、液晶分子の配向規制の突起に加え、液晶層を挟む基板の間隙を保持するためにスペーサが設けられている。スペーサは、画素間に設けられたブラックマトリクス層上に配置されている。このため、ブラックマトリクス層を狭小化できないため画素内の開口率が制限されていた。これに対して、スペーサを画素内に設けることができるが、スペーサの周囲にある液晶分子の配向が乱れ、表示品質が悪化するという問題がある。

そこで、本発明の目的は、画素内にスペーサ機能を有すると共に液晶分子の配向を規制する突起を備える新規な反射透過型の液晶表示装置およびその製造方法を提供することである。

本発明の一観点によれば、反射層を有する第１の基板と、カラーフィルタ層を有する複数の画素が形成された第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板との間に所定の間隔に挟持された液晶層とからなり、前記複数の画素は、それぞれ第２の基板側から入射する光を反射層で反射する反射部と、第１の基板の背面から光を透過する透過部を有する液晶表示装置であって、前記反射部内に液晶分子の配向を規制する配向規制突起が設けられ、前記複数の画素のうち一部の画素において、前記反射部内の配向規制突起が前記間隔を規制するスペーサとして機能することを特徴とする液晶表示装置が提供される。

本発明によれば、反射部に設けられた配向規制突起がスペーサとして機能するので、第１の基板と第２の基板との間隔を所定の間隔に保持でき、かつ配向規制突起の周囲の液晶分子の配向を規制するので、反射部の表示品質を維持できる。さらに、このようなスペーサ機能を有する配向規制突起を設ける画素を適宜選択することで、いわゆる低温環境での発泡や、重力ムラの障害を抑止できる。

本発明の他の観点によれば、反射層を有する第１の基板と、カラーフィルタ層を有する複数の画素が形成された第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板との間に所定の間隔に挟持された液晶層とからなり、前記複数の画素は、それぞれ第２の基板側から入射する光を反射層で反射する反射部と、第１の基板の背面から光を透過する透過部を有する液晶表示装置の製造方法であって、透明基体上にカラーフィルタ層を選択的に形成する工程と、前記カラーフィルタ層を覆う透明樹脂層を選択的に形成する工程と、前記透明樹脂層上に配向規制突起を形成する工程とを有し、前記カラーフィルタ層を形成する工程は、前記複数の画素の少なくとも一部の画素において、前記反射部内の配向規制突起が形成される領域にカラーフィルタ層を形成し、前記配向規制突起を形成する工程は、前記カラーフィルタ層により凸部が形成された透明樹脂層の表面に配向規制突起を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、カラーフィルタ層を選択的に形成する工程で反射部内のスペーサとして機能する配向規制突起を形成する位置にカラーフィルタ層を残す。これにより、カラーフィルタ層を覆う透明樹脂層の表面に凸部が形成される。その凸部上に配向規制突起を形成することで配向規制突起の先端部が突出し、第１の基板と接触する。したがって、新たな工程を設けることなく、かつスペーサを形成する工程を省略できるので、工程数の削減および工程の簡略化が可能となり、その結果、製造コストを低減できる。

また、反射部にスペーサとして機能する配向規制突起を設けるか否かは、カラーフィルタ層を選択的に形成する工程の１枚のマスクのパターンを変更すればよいので、配向規制突起のうちスペーサとして機能する配向規制突起が占める割合を容易に変更できる。したがって、配向規制突起が占める割合の変更を伴う設計変更において、設計変更に要する時間とコストを低減でき、その結果、製造コストを低減できる。

本発明によれば、画素内にスペーサ機能を有すると共に液晶分子の配向を規制する突起を備える新規な反射透過型の液晶表示装置およびその製造方法を提供できる。

以下図面を参照しつつ実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置の概略構成図である。図中の矢印は観察方向を示す。

図１を参照するに、液晶表示装置１０は、観察側から、偏光板１１、カラーフィルタ等が設けられたＣＦ（カラーフィルタ）基板１２、液晶層１３、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板１４、偏光板１５、およびバックライトユニット１６が積層された構成からなる。

図２は、ＴＦＴ基板に形成された画素構造の等価回路図である。図２を参照するに、マトリクス状に配置された画素領域２０の各々に１つのＴＦＴ２１が設けられている。ＴＦＴ２１のゲート２２は図中の左右に延在し、互いに平行に配置された複数のゲートバスライン２３に接続されている。また、ＴＦＴ２１のドレイン２４は図中の上下に延在し、互いに平行に配置された複数のドレインバスライン２５に接続されている。また、各々の画素領域２０には、ゲートバスライン２３と平行に蓄積容量バスライン２６が形成されている。ＴＦＴ２１のソース２８は画素領域２０に設けられた光透過性の導電性材料からなる画素電極２９に接続されている。

図１に戻り、２枚の偏光板１１、１５は、その吸収軸が互いに直交するように配置されている。液晶層１３は、ＣＦ基板１２とＴＦＴ基板１４とに挟まれ、その周囲を封止材（不図示）により液晶が封入されている。液晶は、例えば負の誘電率異方性を有する液晶が用いられ、この場合、ＣＦ基板１２上の対向電極とＴＦＴ基板１４上の画素電極との間に電圧が印加されていない状態では黒表示になる、いわゆるノーマリーブラックとなる。

図３は、液晶表示装置の要部平面図である。図３は、ＣＦ基板を観察側から見た平面図である。

図１に加え図３を参照するに、ＣＦ基板１２は、大略、マトリクス状に配列された赤色、緑色、青色の３色の画素３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂ（３１Ｂ−１、３１Ｂ−２）と、これらの画素３１間に設けられたブラックマトリクス層３２とからなる。画素３１内には、カラーフィルタ層３３により着色された着色領域３４と、画素３１内の中央部付近にカラーフィルタ層３３が設けられていない無着色領域３５が形成されている。また、画素３１に対向するＴＦＴ基板１４には、反射層（後の図６等で示す）が設けられている。反射層は、観察側からＣＦ基板１２および液晶層１３を透過して入射した光を反射し、再び液晶層１３およびＣＦ基板１２を透過して観察側に出射する。この反射層を観察側から見た場合に含まれる領域を反射部３６と称する。反射部３６は、無着色領域３５よりも広く形成され、その周縁部は着色領域３４と重なっている。また、画素３１内の反射部３６の外側の領域は透過部３７である。透過部３７はＴＦＴ基板１４の背面から光が透過する領域である。また、透過部３７にはカラーフィルタ層が設けられているので着色領域になっている。画素３１内には、配向規制突起４０ａ〜４０ｃが設けられている。

青色の画素３１Ｂ−１、３１Ｂ−２は、その中央部付近の構造が互いに異なる第１画素３１Ｂ−１と第２画素３１Ｂ−２が設けられている。第１画素３１Ｂ−１は、その略中央部に無着色領域３５を有し、無着色領域３５の中央部に配向規制突起４０ｂが設けられている。他方、第２画素３１Ｂ−２は、その略中央部に無着色領域３５を有し、無着色領域３５の中央部に着色領域３４−２ｂをさらに有し、その着色領域３４−２ｂに配向規制突起４０ｃが設けられている。第２画素３１Ｂ−２の配向規制突起４０ｃは、後ほど詳述するが、ＣＦ基板１２とＴＦＴ基板１４との間隙を規制するスペーサとしても機能する。

図４は第１画素の拡大平面図、図５は図４に示すＡ−Ａ線断面図、図６は図４に示すＢ−Ｂ線断面図である。

図４および図５を参照するに、ＣＦ基板１２には、ガラス基板４１の下側にブラックマトリクス層３２およびカラーフィルタ層３３と、さらにブラックマトリクス層３２およびカラーフィルタ層３３を覆う対向電極４２が設けられている。

ブラックマトリクス層３２は遮光性材料、例えばＣｒ膜やＣｒ系合金からなる。ブラックマトリクス層３２は各画素間に形成され、コントラストを高める効果を有する。ブラックマトリクス層３２は、図示を省略しているが、ＴＦＴ基板１４に形成された図２に示すゲートバスライン２３やドレインバスライン２５の上方に形成されている。

カラーフィルタ層３３は着色材料である顔料が分散された樹脂からなる。カラーフィルタ層３３は、液晶表示装置の製造工程においてカラーフィルタ層３３をパターニングする際の容易性の点で、感光性樹脂材料を用いることが好ましい。

対向電極４２は、ブラックマトリクス層３２およびカラーフィルタ層３３の全面を覆う連続膜である。対向電極４２は、図示されない赤色および緑色のカラーフィルタ層と、後の図６および図８に示す透明樹脂層の表面も連続的に覆っている。対向電極４２はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の光透過性の導電材料からなる。

一方、ＣＦ基板１２に対向するＴＦＴ基板１４には、ガラス基板４３上にＩＴＯ等の光透過性の導電材料からなる画素電極２９が設けられている。なお、図５においては、ＴＦＴアレイの図示を省略している。

配向規制突起４０ａはカラーフィルタ層３３上に対向電極４２を介して設けられている。配向規制突起４０ａは、平面形状が菱形で立体形状が角錐台、すなわち、底面と天面が菱形であり、側面が台形の形状を有する。また、配向規制突起４０ａは、平面形状が三角形で立体形状が角錐台の形状を有してもよい。配向規制突起４０ａは、液晶分子の配向を規制する機能を有する。配向規制突起４０ａはその高さが例えば２μｍに設定される。配向規制突起４０ａの先端部は、ＴＦＴ基板の画素電極に接触していない。

配向規制突起４０ａは、樹脂であれば特に限定されないが、液晶表示装置の製造工程におけるパターニングの容易性の点で、感光性樹脂材料を用いることが好ましい。感光性樹脂材料として、例えば、ポジ型ノボラック材料が挙げられる。

図４および図６を参照するに、第１画素３１Ｂ−１には、ガラス基板４１の下側にブラックマトリクス層３２およびカラーフィルタ層３３が設けられている。カラーフィルタ層３３にはその横方向の中央部に、カラーフィルタ層３３を貫通するように開口部３３−１が設けられ、ガラス基板４１が露出している。さらに、透明樹脂層４５−１が開口部３３−１のガラス基板４１上およびその両側のカラーフィルタ層３３の一部に重なるように設けられている。透明樹脂層４５−１は、反射部３６の全領域に亘って設けられている。

透明樹脂層４５−１は、無色で光透過性の樹脂材料であれば特に限定されないが、液晶表示装置の製造工程におけるパターニングの容易性の点で、感光性材料を用いることが好ましい。感光性材料として、例えば、ポジ型アクリル材料が挙げられる。透明樹脂層４５−１がガラス基板４１に接している領域が無着色領域３５となる。

さらに、カラーフィルタ層３３および透明樹脂層４５−１の表面を覆う対向電極４２を介して配向規制突起４０ｂが設けられている。配向規制突起４０ｂの先端部はＴＦＴ基板１４の画素電極２９から離隔されている。

一方、ＴＦＴ基板１４には、透明樹脂層４５−１および配向規制突起４０ｂの下方に、ガラス基板４３と画素電極２９との間に反射層４４が設けられている。反射層４４は反射部３６を形成し、観察側からカラーフィルタ層３３あるいは透明樹脂層４５−１、および液晶層１３を透過してきた光を反射して観察側に出射する。また、図中、反射部の左右両側に透過部３７が形成されている。

反射層４４は、金属材料で可視光の反射率が良好な厚さを有するものであれば特に限定されないが、例えばガラス基板４３側から、Ｔｉ膜（膜厚１００ｎｍ）およびＡｌ膜（膜厚１００ｎｍ）を順次積層した積層体からなる。

反射部３６では、透明樹脂層４５−１がガラス基板４１の表面にカラーフィルタ層３３よりも厚く形成されている。透明樹脂層４５−１の厚さは、反射部３６の液晶層１３の厚さが透過部３７の厚さの略１／２になるように設定される。すなわち、透明樹脂層４５−１の厚さは、カラーフィルタ層３３の厚さと、透過部３７の対向電極４２と画素電極２９との距離の１／２に相当する厚さとの和と略同等に設定される。これは、反射部３６では、外部から入射される光は液晶層１３を２度透過することになるため、この光が液晶層１３から受ける屈折作用を、透過部３７を透過する光と同等とするためである。なお、透過部３７の液晶層１３の厚さは例えば７μｍに設定され、反射部３６の液晶層１３の厚さは３．５μｍに設定される。

また、反射部３６では、外部から入射される光の一部がカラーフィルタ層３３（着色領域３４−１）を透過して着色され、着色光が観察側に出射される。透明樹脂層４５−１、すなわち無着色領域３５を透過した光は白色光が観察側に出射される。さらに、反射部３６でカラーフィルタ層３３を２度透過する光（着色光）は、カラーフィルタ層３３を１度しか透過しない透過部３７を出射する光よりも暗くなるが、反射部３６からの白色光と着色光が混合されて観察されるので、反射部３６の色濃度が明るくなる。例えば、反射部３６のうち無着色領域３５が占める面積の割合を低下させると、反射部３６全体からの光の色濃度が暗くなり、透過部３７の色濃度に対して暗くなる。そこで、着色領域３４−１と無着色領域３５との面積比を適宜設定することにより、透過部３７の色濃度に対して反射部３６の色濃度が暗くなってしまうのを防止することができる。

配向規制突起４０ｂは、図５に示す配向規制突起４０ａと同様の材料からなり、配向規制突起４０ａと同様の形状を有する。また、配向規制突起４０ｂは、配向規制突起４０ａと略同じ高さに形成される。配向規制突起４０ｂは、透明樹脂層４５−１がカラーフィルタ層３３よりも厚い分だけその先端部が、図５に示す配向規制突起４０ａよりも画素電極２９に近接する。配向規制突起４０ｂは画素電極２９に接触しておらず、スペーサの機能を有していない。

図７は第２画素の拡大平面図、図８は図７に示すＣ−Ｃ線断面図である。図７および図８を参照するに、第２画素３１Ｂ−２には、ガラス基板４１の下側にブラックマトリクス層３２およびカラーフィルタ層３３ａ、３３ｂが設けられている。先の図６に示したカラーフィルタ層３３とは異なり、第２画素３１Ｂ−２の横方向の中央部には、カラーフィルタ層３３ｂが形成されている。カラーフィルタ層３３ｂの周囲にはカラーフィルタ層３３を貫通するように開口部３３−２が設けられている。さらに、カラーフィルタ層３３ｂ、開口部３３−２のガラス基板４１表面、およびその周囲のカラーフィルタ層３３ａの一部に重なるように透明樹脂層４５−２が設けられている。透明樹脂層４５−２は、図６に示した透明樹脂層４５−１と同様の材料からなり、その厚さも略同様である。但し、透明樹脂層４５−２は、その中央部がカラーフィルタ層３３ｂ上に形成されているので、カラーフィルタ層３３ｂの形状が略転写されて中央部に凸部が形成されている。その凸部上には対向電０極４２を介して配向規制突起４０ｃが設けられている。配向規制突起４０ｃは、その先端部が画素電極２９の表面に接触している。

一方、ＴＦＴ基板１４には、透明樹脂層４５の下方に、ガラス基板４３と画素電極２９との間に反射層４４が設けられている。

第２画素３１Ｂ−２においては、反射部３６は、その周縁部の着色領域３４−２ａに加え中央部に着色領域３４−２ｂを有する。着色領域３４−２ａおよび着色領域３４−２ｂの全体と無着色領域３５との面積比は、図６に示す第１画素３１Ｂ−１の着色領域３４−１と無着色領域３５との面積比と略同等とすることが好ましい。これにより、第１画素３１Ｂ−１と第２画素３１Ｂ−２との色濃度を略同等とすることができる。その結果、同一色の画素間の色濃度を均一化することができる。このように着色領域３４−２ａおよび着色領域３４−２ｂの全体と無着色領域３５との面積比を設定するため、例えば、反射部３６の周縁部の着色領域３４−２ａの面積を、図６に示す第１画素３１Ｂ−１の反射部３６の周縁部の着色領域３４−１の面積よりも、着色領域３４−２ｂの面積の分だけ小さく設定する。

配向規制突起４０ｃは、先に示した図５および図６に示した配向規制突起４０ａ、４０ｂと略同様の形状および高さを有している。配向規制突起４０ｃは、カラーフィルタ層３３ｂおよび透明樹脂層４５−２が積層されて、中央部に凸部が形成された透明樹脂層４５−２上に設けられている。この凸部の高さの分だけ、図６に示す配向規制突起４０ｂよりもＴＦＴ基板１４側に突出している。その結果、配向規制突起４０ｃの先端部が画素電極２９の表面に接触する。すなわち、配向規制突起４０ｃは、ＣＦ基板１２とＴＦＴ基板１４との間隙を規制しており、スペーサの機能を有している。これと共に、配向規制突起４０ｃは、その周囲の液晶分子の配向を規制しているので、反射部３６の表示特性が良好となる。その結果、単に反射部３６にスペーサを設けた場合に比べて反射部３６の表示特性が良好となる。

また、反射部３６内にスペーサ機能を有する配向規制突起４０ｃを設けることにより、スペーサをブラックマトリクス層３２の領域に設ける必要がないので、ブラックマトリクス層の面積を低減できる。その結果、画素の開口率を高めることができる。

また、液晶表示装置に形成された多数の青色の画素のうち、スペーサ機能のある配向規制突起４０ｃを有する第２画素３１Ｂ−２と、スペーサ機能のない配向規制突起４０ｂを有する第１画素３１Ｂ−１との割合を適宜設定することで、スペーサ密度を設定できる。これにより、いわゆる低温環境における発泡や重力ムラによる色度変化等の障害の発生を抑止できる。なお、低温環境における発泡は、低温環境において液晶が熱収縮すると、スペーサ密度が過度に高い場合、ＣＦ基板とＴＦＴ基板の間隔が規制されているので、液晶層の熱収縮に追従できず、液晶層と両基板との間に隙間ができ、隙間が気泡のように見える現象である。また、重力ムラによる色度変化は、スペーサ密度が過度に低い場合に液晶表示装置を縦にして使用すると、重力により次第に液晶が下方に移動し、下側の液晶層が厚くなり、表示画面の色度が変化する現象である。

なお、スペーサ機能を有する配向規制突起４０ｃを備える第２画素３１Ｂ−２は、これまで青色の画素として説明したが、赤色または緑色の画素にでもよいことはいうまでもない。

第１の実施の形態に係る液晶表示装置は、画素内の反射部３６に設けられた配向規制突起４０ｃがスペーサとしても機能するので、ＣＦ基板１２とＴＦＴ基板１４との間隙を規制する。これと共に、配向規制突起４０ｃの周囲の液晶の配向を規制できるので反射部の表示特性が良好となる。その結果、反射部３６にスペーサとして機能しない配向規制突起４０ｂが設けられている同一色の画素との表示特性、例えば、色濃度および透過率を合わせることができる。その結果、これらの特性を表示領域で均一化でき、良好な表示品位の液晶表示装置が実現できる。

次に第１の実施の形態に係る液晶表示装置の製造方法について説明する。

図９〜図１３は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置の製造工程図である。図９〜図１３中の（Ａ）は、先の図６の第１画素の断面図と同じ位置の断面図を示しており、（Ｂ）は先の図８の第２画素の断面図と同じ位置の断面図を示している。以下、ＣＦ基板の製造工程を詳細に説明する。

最初に図９の工程では、ＣＦ基板のガラス基板４１上にブラックマトリクス層３２を所定の形状に形成する。具体的には、スパッタ法によりガラス基板４１の全面を覆うＣｒ膜を例えば厚さ１００ｎｍに形成する。さらに、Ｃｒ膜を覆うレジスト膜を形成しフォトリソグラフィ法により所定の形状にパターニングする。さらに、パターニングされたレジスト膜をマスクとしてＣｒ膜をエッチングし、レジスト膜を除去する。このようにしてパターニングされたブラックマトリクス層３２が得られる。

次いで、図１０の工程では、赤色のカラーフィルタ層３３Ｒ緑色のカラーフィルタ層３３Ｇ、および青色のカラーフィルタ層３３それぞれ形成する。各々のカラーフィルタ層３１Ｒ、３１Ｇ、３３の形成工程は略同様である。以下、青色のカラーフィルタ層３３の形成工程を説明する。

図１０の工程では、ガラス基板４１が露出する開口部３３−１、３３−２を有するカラーフィルタ層３３、３３ａ、３３ｂを形成する。具体的には、ガラス基板４１およびブラックマトリクス層３２上に、塗布法により感光性顔料分散タイプの青色レジスト膜を例えば膜厚１．５μｍに形成する。さらに、所定のパターンが形成されたマスクを用いて青色レジスト膜を露光し、現像、ポストベークの各処理を行い、カラーフィルタ層３３、３３ａ、３３ｂを形成する。この露光処理の際、（Ａ）と（Ｂ）とでは異なるパターンを形成する。すなわち、（Ａ）では横方向の中央部にカラーフィルタ層３３が残らないように開口部３３−１を形成する。（Ｂ）では横方向の中央部にカラーフィルタ層３３ｂを残すようにその両側に開口部３３−２を形成する。なお、赤色および緑色のカラーフィルタ層３３Ｒ、３３Ｇも（Ａ）の第１画素と同様に形成する。

次いで、図１１の工程では、図１０の構造体に選択的に透明樹脂層４５−１、４５−２
を形成する。具体的には、図１０の構造体の表面を覆うように、塗布法によりポジ型アクリル樹脂膜４５を例えば厚さ３．５μｍに形成する。ポジ型アクリル樹脂膜４５の表面はその下側のカラーフィルタ層３３、３３ａ、３３ｂおよびガラス基板４１の表面と略同様の形状となる。さらに、所定のパターンが形成されたマスクを用いてポジ型アクリル樹脂膜４５を露光し、現像、ポストベークの各処理を行い、透明樹脂層４５−１、４５−２を形成する。なお、ポジ型アクリル樹脂膜の代わりに他の感光性の透明樹脂材料を用いてもよい。

図１１の（Ａ）に示すように、透明樹脂層４５−１は、その下側にカラーフィルタ層が形成されていないので、透明樹脂層４５−１の表面４５−１ａは略平坦になる。一方、図１１の（Ｂ）に示すように、透明樹脂層４５−２の下側にカラーフィルタ層３３ｂが形成されているので、透明樹脂層４５−２の表面の中央部に凸部４５−２ａが形成される。このように、図１１の工程では、表面形状が異なる透明樹脂層４５−１、４５−２が同時に形成される。

次いで、図１２の工程では、図１１の構造体の表面を覆うように、スパッタ法により例えば厚さ１５０ｎｍのＩＴＯを全面に成膜して対向電極４２を形成する。

図１２の工程ではさらに、対向電極４２上に塗布法により例えばポジ型ノボラック樹脂層４０を厚さ２．０μｍに形成する。ポジ型ノボラック樹脂層４０の表面はその下側の図１１の構造体の表面形状をほぼ引き継いでいる。

次いで、図１３の工程では、配向規制突起４０ｂ、４０ｃを形成する。具体的には、所定のパターンが形成されたマスクを用いてポジ型ノボラック樹脂膜４０を露光し、現像、ポストベークの各処理を行い、配向規制突起４０ｂ、４０ｃを形成する。（Ａ）に示す配向規制突起４０ｂ、および（Ｂ）に示す配向規制突起４０ｃは、それ自体は互いに略同じ高さになる。しかし、ガラス基板４１の表面からの高さは、配向規制突起４０ｃが、凸部４５−２ａの分、すなわち、カラーフィルタ層３３ｂの厚さ（１．５μｍ）と略同じ分だけ配向規制突起４０ｂよりも高くなる。なお、配向規制突起４０ｂと配向規制突起４０ｃの横方向の大きさは、露光方法やマスクパターンにより、略同じ大きさにすることもでき、異なる大きさにすることもできる。また、配向規制突起４０ｂ、４０ｃを形成する際のマスクパターンを変えることで、異なる平面形状、例えば三角形や矩形等の形状に形成することもできる。

次いで、図示を省略するが、必要に応じて、図１３の構造体の表面を覆う垂直配向膜を形成する。以上によりＣＦ基板１２が形成される。

なお、以上の説明で図５の断面図に対応する製造工程図を省略したが、図９〜図１３の（Ａ）に示す製造工程図において、図１０に示すカラーフィルタ層３３に開口部３３−１を設けず、さらに、図１１に示す透明樹脂層４５−１を形成しない以外は略同様である。また、配向規制突起４０ａは、他の配向規制突起４０ｂ、４０ｃと同時に形成される。

また、ＴＦＴ基板の製造工程は、公知の方法を用いることができ、ガラス基板に、ＴＦＴアレイ、所定のパターンの反射層および画素電極を形成してＴＦＴ基板を完成する。

次いで、このようにして得られたＣＦ基板とＴＦＴ基板とを封止材を用いて貼り合わせる。これにより、図１３の（Ｂ）に示す配向規制突起４０ｃの先端部がＴＦＴ基板１４の表面に接触して、配向規制突起４０ｃがＣＦ基板１２とＴＦＴ基板１４との間隙を規制する。すなわち、配向規制突起４０ｃはスペーサとして機能する。なお、図１３の（Ａ）に示す配向規制突起４０ｂの先端部は、配向規制突起４０ｃよりも低いためＴＦＴ基板の表面に接触せず、スペーサとして機能を有しない。

さらに、ＣＦ基板１２とＴＦＴ基板１４との間隙に例えば、負の誘電率異方性を有する液晶を注入し封止する。以上により、図に示した第１の実施の形態に係る液晶表示装置が完成する。

第１の実施の形態に係る製造方法では、スペーサを形成する工程を別に設けず、配向規制突起を形成する工程でスペーサとして機能する配向規制突起を同時に形成している。これは、カラーフィルタ層の開口部３３−１、３３−２を形成する工程でスペーサとして機能する配向規制突起４０ｃを形成する位置にカラーフィルタ層３３ｂを残すことで、これを覆う透明樹脂層の表面に凸部４５−２ａが形成され、その凸部４５−２ａにより配向規制突起４０ｃが突出するためである。したがって、スペーサを形成する工程を省略でき、かつ新たに増加する工程がないので、工程数の削減および工程の簡略化が可能となる。その結果、製造コストを低減できる。

また、スペーサとして機能する配向規制突起の密度、すなわちスペーサ密度を変更する場合は、カラーフィルタ層をパターニングして開口部３３−１、３３−２を形成する工程の１枚のマスクのパターンを変更すればよい。したがって、容易に変更でき、設計変更のための製造コストを低減でき、時間も短縮できる。

また、上記のマスクを用いて、着色領域と無着色領域との面積比を設定する。したがって、第１画素および第２画素の色濃度も同時に変更できるので、さらに製造コストを低減できる。

また、従来の製造方法では、反射部の色濃度を透過部の色濃度と合わせるためにカラーフィルタ層の厚さを透過部のカラーフィルタ層の厚さよりも薄膜化する工程を設けていた。しかし、第１の実施の形態に係る製造方法では、反射部３６の色濃度は着色領域と無着色領域との面積比をカラーフィルタ層をパターニングするマスクにより調整している。これにより従来の薄膜化工程が必要ないので工程を簡略化できる。

次に、先の図７に示した第２画素の変形例について説明する。

図１４は、第２画素の第１変形例を示す断面図、図１５は、第２画素の第２変形例を示す断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図１４を参照するに、第１変形例としての第２画素５０は、反射部３６内の配向規制突起４０ｃが配置された着色領域３４−３ａおよび無着色領域３５ａ、３５ｂの形状が異なる以外は、図７および図８に示した第２画素３１Ｂ−２と同様の構成からなる。第２画素５０は、第２画素３１Ｂ−２と同様の作用・効果を有する。

第２画素５０は、図８に示す積層構造と略同様の積層構造を有する。また、第２画素５０の平面構造は、図１４に示すように、着色領域３４−３ａは、横方向に長く形成されている。ここで着色領域３４−３ａの縦方向の長さを図７の着色領域３４−２ｂの縦方向の長さと同等とする。この場合、図１１の場合と同じ塗布量の透明樹脂層を塗布すると、透明樹脂層の凸部の表面が図１１の（Ｂ）の透明樹脂層の凸部４５−２ａの表面よりも高くなる。これは、着色領域のカラーフィルタ層が横方向に長いため、透明樹脂層が盛り上がり易いためである。したがって、所定の高さの凸部を形成するために必要な着色領域３４−３ａの縦方向の長さを図７の着色領域３４−２ｂの縦方向の長さよりも短くできる。その結果、反射部３６の表示がより自然となり品位が向上する。

さらに、図１５を参照するに、第２変形例としての第２画素５５は、反射部３６内の配向規制突起４０ｃが配置された着色領域３４−４が十字状に形成され、４個の無着色領域３５ａ〜３５ｄが形成されている以外は、図１４に示す第２画素５０と同様の構成からなる。第２画素５５は、図１４に示す第２画素５０と同様の作用・効果を有する。

第２画素５５の場合は、着色領域３４−４が十字状となっているので、図１１の工程で形成される透明樹脂層の凸部は、図１４に示す第２画素５０の場合よりも盛り上がり易くなる。したがって、着色領域３４−４の縦線および横線の各々の幅を図１４に示す第２画素５０の着色領域３４−３ａの縦方向の長さよりもさらに小さくできる。その結果、第２画素５５の反射部３６の表示がさらに自然となり品位が向上する。

また、第２画素５５は、無着色領域３５ａ〜３５ｄが着色領域３４−４により４個の小さな領域に分割されている。これにより、第２画素５５は、一画素の面積が大きくなればなるほど、図７に示す第２画素３１Ｂ−２や、図１４に示す第２画素５５に比べて、着色光と白色光とが分離して観察され難いので、反射部３６の表示がより自然となり良好な品位となる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る液晶表示装置は、第１の実施の形態の変形例であり、第１の実施の形態に係る液晶表示装置において示した、図６および図８に示す断面構造が異なる以外は略同様である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図１６は、本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置の第１画素の要部断面図である。図１６は、先に示した図４のＢ−Ｂ線断面図と同じ位置の断面図である。また、図１７は第２の実施の形態に係る液晶表示装置の第２画素の要部断面図である。図１７は、図７のＣ−Ｃ線断面図と同じ位置の断面図である。

図１６を参照するに、第１画素６０のＣＦ基板１２側には、ガラス基板４１の下側にブラックマトリクス層３２およびカラーフィルタ層３３ｂが設けられている。カラーフィルタ層３３には横方向の中央部に、カラーフィルタ層３３を貫通するように開口部３３−１が設けられている。さらに、開口部３３−１には、カラーフィルタ層３３と同じ厚さの透明樹脂層６５−１が設けられている。カラーフィルタ層３３および透明樹脂層６５−１の表面は略同一面に形成されている。透明樹脂層６５−１の表面には、対向電極４２を介して配向規制突起４０ｂが設けられている。

一方、ＴＦＴ基板１４には、ガラス基板４３上の一部に絶縁膜６１が設けられ、その上に反射層４４が設けられている。さらに、ガラス基板４３および反射層４４を覆うように画素電極２９が設けられている。反射層４４は、第１の実施の形態と同様に反射部３６を形成しており、反射部３６の外側の領域が透過部３７となっている。

第１画素６０は、ＴＦＴ基板１４の表面が絶縁膜６１により凸状となっている。反射部３６においてＣ対向電極４２と画素電極２９との距離、すなわち、液晶層１３の厚さは、例えば４μｍになっている。第１画素６０の配向規制突起４０ｂの先端部は画素電極２９に接触していない。

反射部３６は、ガラス基板４１の表面にカラーフィルタ層３３が形成された着色領域３４−１とガラス基板の表面に透明樹脂層６５−１が形成された無着色領域３５からなる。着色領域３４−１と無着色領域３５との面積比は、次に説明する第２画素と略同等に設定されている。

図１７を参照するに、第２画素のＣＦ基板１２側には、ガラス基板４１の下側にブラックマトリクス層３２およびカラーフィルタ層３３が設けられている。第２画素３１Ｂ−２の中央部には、カラーフィルタ層３３が形成され、その周囲にカラーフィルタ層３３を貫通するように開口部３３−２が設けられている。さらに、開口部３３−２には、カラーフィルタ層３３と同じ厚さの透明樹脂層６５−２が設けられている。カラーフィルタ層３３および透明樹脂層６５−２の表面は略同一面に形成されている。透明樹脂層６５−１の表面には、対向電極４２を介して配向規制突起４０ｃが設けられている。

一方、ＴＦＴ基板１４には、ガラス基板４３上の一部に絶縁膜６１が設けられ、その上に反射層４４が設けられている。さらに、反射層４４上に配向規制突起４０ｃにほぼ対向する位置に透明絶縁膜６２が設けられている。さらに、ガラス基板４３、反射層４４、および透明絶縁膜６２を覆うように画素電極２９が設けられている。反射層４４は、図１６に示す第１画素と同様に反射部３６を形成しており、反射部３６の外側の領域が透過部３７となっている。

第２画素７０は、ＴＦＴ基板１４の表面が絶縁膜６１および透明絶縁膜６２により凸部が形成されている。この凸部は、図１６に示す第１画素６０よりも、透明絶縁膜６２の厚さ分だけ高くなっている。その結果、第２画素の配向規制突起４０ｃの先端部は画素電極２９に接触し、配向規制突起４０ｃは、ＣＦ基板１２とＴＦＴ基板１４の間隙を規制してスペーサとしての機能を有する。配向規制突起４０ｃは、図８に示す配向規制突起４０ｃと同様の作用・効果を有する。

反射部３６は、ガラス基板４１の表面にカラーフィルタ層３３が形成された着色領域３４−２ａ、３４−２ｂと透明樹脂層６５−２が形成された無着色領域３５からなる。着色領域３４−２ａおよび着色領域３４−２ｂの全体と無着色領域３５との面積比は、図１６に示す第１画素６０と略同等に設定されている。

なお、第１画素６０や第２画素７０の透過部３７に形成された配向規制突起を含む断面図、すなわち、第１の実施の形態の図５に示す断面図は、第２の実施の形態と同様であり、その説明を省略する。

第２の実施の形態に係る液晶表示装置は、画素内の反射部３６に設けられた配向規制突起４０ｃがスペーサとしても機能するので、ＣＦ基板１２とＴＦＴ基板１４との距離を規制する。これと共に、配向規制突起４０ｃの周囲の液晶の配向を規制できるので反射部３６の表示特性が良好となる。その結果、反射部３６にスペーサとして機能しない配向規制突起４０ｂが設けられている同一色の画素との表示特性、例えば、色濃度および透過率を合わせることができ、これらの特性を表示領域内で均一にできる。

さらに、第２の実施の形態に係る液晶表示装置は、配向規制突起４０ｂ、４０ｃが略同一面となる対向電極３３上に形成されている。したがって、配向規制突起４０ｂ、４０ｃの形成工程において、配向規制突起４０ｂ、４０ｃのパターンの露光の際に焦点を合わせ易い。また、焦点深度方向の焦点ずれも抑制されるので、略同等の大きさの配向規制突起４０ｂ、４０ｃを容易に形成できる。

以上本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、第１および第２の実施の形態において、反射部を画素内の中央部に設けた例を示したが、画素内の上部あるいは下部に設けてもよい。但し、表示品位の点では、反射部は画素内の略中央部に設けることが好ましい。また、一画素内の配向規制突起の数が３個の場合を例に説明したが、３個に限定されず、１個でもよく、２個でもよく、４個以上でもよい。また、一画素内に反射部が１個形成された場合を例に説明したが、一画素内の反射部は１個に限定されず、２個以上でもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置の概略構成図である。 ＴＦＴ基板に形成された画素構造の等価回路図である。 液晶表示装置の要部平面図である。 第１画素の拡大平面図である。 図４に示すＡ−Ａ線断面図である。 図４に示すＢ−Ｂ線断面図である。 第２画素の拡大平面図である。 図７に示すＣ−Ｃ線断面図である。 第１の実施の形態に係る液晶表示装置の製造工程図（その１）である。 第１の実施の形態に係る液晶表示装置の製造工程図（その２）である。 第１の実施の形態に係る液晶表示装置の製造工程図（その３）である。 第１の実施の形態に係る液晶表示装置の製造工程図（その４）である。 第１の実施の形態に係る液晶表示装置の製造工程図（その５）である。 第２画素の第１変形例を示す断面図である。 第２画素の第２変形例を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置の第１画素の要部断面図である。 第２の実施の形態に係る液晶表示装置の第２画素の要部断面図である。

符号の説明

１０ 液晶表示装置
１１ 偏光板
１２ ＣＦ基板
１３ 液晶層
１４ ＴＦＴ基板
１５ 偏光板
１６ バックライトユニット
２０ 画素領域
２１ ＴＦＴ
２２ ゲート
２３ ゲートバスライン
２４ ドレイン
２５ ドレインバスライン
２６ 蓄積容量バスライン
２８ ソース
２９ 画素電極
３１ 画素
３１Ｒ 赤色画素
３１Ｇ 緑色画素
３１Ｂ 青色画素
３１Ｂ−１、６０ 第１画素
３１Ｂ−２、５０、５５、７０ 第２画素
３２ ブラックマトリクス層
３３ カラーフィルタ層
３４、３４−１、３４−２ａ、３４−２ｂ、３４−３、３４−４ 着色領域
３５ 無着色領域
３６ 反射部
３７ 透過部
４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ 配向規制突起
４１、４３ ガラス基板
４２ 対向電極
４４ 反射層
４５−１、４５−２、６５−１、６５−２ 透明樹脂層
４８ 液晶分子
６１ 絶縁膜
６２ 透明絶縁膜

Claims (6)

1. 反射層を有する第１の基板と、
   カラーフィルタ層を有する複数の画素が形成された第２の基板と、
   前記第１の基板と第２の基板との間に所定の間隔に挟持された液晶層とからなり、
   前記複数の画素は、それぞれ第２の基板側から入射する光を反射層で反射する反射部と、第１の基板の背面から光を透過する透過部を有する液晶表示装置であって、
   前記反射部内に液晶分子の配向を規制する配向規制突起が設けられ、
   前記複数の画素のうち一部の画素において、前記反射部内の配向規制突起が前記間隔を規制するスペーサとして機能することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記配向規制突起は、前記第２の基板の液晶層側の表面に設けられ、
   前記反射部内の配向規制突起の先端部が第１の基板の表面と接触しない第１の配向規制突起を有する第１の画素と、該先端部は第１の基板の表面と接触する第２の配向規制突起を有し、該第２の配向規制突起がスペーサとして機能する第２の画素からなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記第１の配向規制突起は、前記第２の基板の液晶層側の表面に形成された透明樹脂層上に設けられ、
   前記第２の配向規制突起は、前記第２の基板の液晶層側の表面と透明樹脂層との間にさらにカラーフィルタ層が設けられ、該透明樹脂層の凸状体上に設けられてなることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
4. 前記第２の配向規制突起に対向する第１の基板上に凸状体が設けられ、
   前記第２の配向規制突起の先端部が凸状体に接触してなることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
5. 前記反射部は、第２の基板の透明基体の表面に少なくともカラーフィルタ層を有する着色領域と、透明樹脂層を有する無着色領域からなり、
   前記第２の画素の着色領域と無着色領域との面積比は、前記第１の画素の着色領域と無着色領域との面積比と略同等であることを特徴とする請求項２〜４のうち、いずれか一項記載の液晶表示装置。
6. 反射層を有する第１の基板と、
   カラーフィルタ層を有する複数の画素が形成された第２の基板と、
   前記第１の基板と第２の基板との間に所定の間隔に挟持された液晶層とからなり、
   前記複数の画素は、それぞれ第２の基板側から入射する光を反射層で反射する反射部と、第１の基板の背面から光を透過する透過部を有する液晶表示装置の製造方法であって、
   透明基体上にカラーフィルタ層を選択的に形成する工程と、
   前記カラーフィルタ層を覆う透明樹脂層を選択的に形成する工程と、
   前記透明樹脂層上に配向規制突起を形成する工程とを有し、
   前記カラーフィルタ層を形成する工程は、前記複数の画素の少なくとも一部の画素において、前記反射部内の配向規制突起が形成される領域にカラーフィルタ層を形成し、
   前記配向規制突起を形成する工程は、前記カラーフィルタ層により凸部が形成された透明樹脂層の表面に配向規制突起を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
   

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