JP2008051974A - カラーフィルタ基板、その製造方法、及び、液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程を複雑化しなくとも、液晶分子の配向不良を生じさせず、かつ高い明度が得られ、透過光及び／又は反射光を照明に用いて表示を行う液晶表示装置に好適に用いられるカラーフィルタ基板、その製造方法、及び、そのカラーフィルタ基板を備える液晶表示装置に関するものである。
【解決手段】基板上に着色層及びスペーサを備えるカラーフィルタ基板であって、上記着色層は、開口部を有し、上記スペーサは、透明樹脂で構成され、上記カラーフィルタ基板は、着色層の開口部内にスペーサを構成する透明樹脂が充填されているカラーフィルタ基板である。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラーフィルタ基板、その製造方法、及び、液晶表示装置に関する。より詳しくは、透過光及び／又は反射光を照明に用いて表示を行う液晶表示装置に好適に用いられるカラーフィルタ基板、その製造方法、及び、そのカラーフィルタ基板を備える液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置は薄型かつ低消費電力であるため、パーソナルコンピュータ等のＯＡ機器、電子手帳や携帯電話機等の携帯情報端末機器、カメラ一体型ＶＴＲ等に広く用いられている。液晶表示装置は通常、液晶層を挟持するようにして、対向する画素基板及びカラーフィルタ基板を有する。また、これらの基板には、画素電極及び共通電極が設けられる。そして、画素基板に設けられた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）を用いて画素電極に印加される電圧のスイッチング等の制御が行われることにより、画素電極と共通電極との間で発生する電界が制御され、液晶表示に必要な液晶分子の配向制御が行われる。このような液晶表示装置には、画素電極にインジウム錫酸化物（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）等の透明導電性薄膜を用いた透過型と、画素電極に金属等の反射電極を用いた反射型とがある。

透過型の液晶表示装置は、バックライトからの光をＩＴＯ等からなる画素電極に透過させて表示を行う形式であり、バックライトで照明して表示を行うため、明るく高コントラストな表示を行うことができるが、消費電力が大きくなる。一方、反射型の液晶表示装置は、周囲の光を金属等の反射電極からなる画素電極に反射させて表示を行う形式であり、バックライトを使用しないため消費電力を小さくできるが、周囲の明るさによってはコントラストが低下してしまう。そこで、周囲の光を反射させて照明することができるとともに、バックライトの光によっても照明することのできる半透過型の液晶表示装置が実用化されている。半透過型の液晶表示装置によれば、低消費電力という反射表示の利点と、周囲の明るさに影響されることなく高いコントラストで表示を行うことができるという透過表示の利点との両方を得ることができる。

このような半透過型の液晶表示装置が備えるカラーフィルタ基板は、通常、光の３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが透明基板上に形成された構成をしており、光がこれらのカラーフィルタを透過することにより液晶表示装置はカラー表示を行う。しかしながら、これらカラーフィルタは、可視光帯域のうちカラーフィルタの色に対応する波長帯域の光は透過させるが、他波長帯域の光は吸収するため、従来のカラーフィルタ基板を用いた場合、カラーフィルタを通過した後の光は大幅に輝度が低下していた。そのため、周囲の光を利用して反射表示を行うときの表示が非常に暗くなるという点で改善の余地があった。

これに対しては、赤、緑、青のカラーフィルタに画素領域に部分的に対応させて開口を設けることで、反射板で反射された着色光の輝度を高くする半透過型の液晶表示素子が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。図６は、特許文献１に記載の液晶表示素子の１画素の平面形状を示している。図６に示すように、特許文献１に記載の液晶表示素子は、１画素が反射領域Ｒと透過領域Ｔとに平面分割されている。一方、これに対応するカラーフィルタ基板を平面模式的に示したものが図７である。図７に示すように、透過領域Ｔには着色層１０４が全面に形成されているが、反射領域Ｒには一部に開口部１０４ａが設けられた着色層１０４が形成される。一方、図７で示した一点鎖線Ｃ−Ｄの断面模式図が、図８である。図８に示すように、カラーフィルタ基板は、基板１０２上に、着色層１０４、共通電極１０６及び配向膜１０７が積層形成されて構成されている。そして、着色層１０４は反射領域Ｒにおいて開口部１０４ａが形成されている。

このような特許文献１に記載の半透過型の液晶表示素子によれば、着色層１０４に開口部１０４ａが設けられているので、透過領域Ｔは色純度の高いカラー表示が得られ、一方、反射領域Ｒは、着色層１０４を透過して着色された光と、着色層１０４の開口部を透過した無着色の光とが混合されて、高輝度のカラー表示が得られる。しかしながら、着色層１０４の一部に開口部１０４ａを形成すると、その切り欠かれた部分で段差が生じ、液晶分子の配向の乱れが生じて表示品位が低下してしまうため、改善の余地があった。

一方、着色層の膜厚を透過領域よりも反射領域において薄く形成することで明度を改善させる半透過型の液晶表示装置が開示されている（例えば、特許文献２、３参照。）。例えば、特許文献３に記載の液晶表示装置の場合、１画素は、特許文献１に記載の液晶表示素子と同様、図６に示すような反射領域Ｒと透過領域Ｔとに平面分割された構造となっている。ただし、図９に示すように、特許文献３に記載の液晶表示装置は、特許文献１に記載の液晶表示素子のように反射領域Ｒにおいて着色層２０４に開口部は設けられておらず、その代わりに着色層２０４が透過領域Ｔよりも反射領域Ｒにおいて薄く形成されている。

図９で示した一点鎖線Ｅ−Ｆの断面模式図が図１０である。特許文献３に記載の液晶表示装置においては、カラーフィルタ基板は、基板２０２上に透明層２０３、着色層２０４、共通電極２０６及び配向膜２０７が積層形成されて構成されている。図１０に示すように、特許文献３に記載の液晶表示装置は、反射領域Ｒに透明層２０３が形成されており、その結果、透明層２０３が介在する分だけ反射領域Ｒにおける着色層２０４の厚みが透過領域Ｔにおける厚みよりも薄く形成されている。このため、反射領域Ｒにおける着色層２０４の光の吸収は少なくなり、明度が改善される。しかしながら、反射領域Ｒにおいて着色層２０４を薄膜化させ、全体を平坦化させるのは製造工程上困難であったため、未だ改善の余地があった。
特開平１１−１８３８９２号公報 特開２０００−２６７０８１号公報 特開２００１−１６６２８９号公報

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、製造工程を複雑化しなくとも、液晶分子の配向不良を生じさせず、かつ高い明度が得られるカラーフィルタ基板、その製造方法、及び、液晶表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明者は、反射領域において着色層の光の吸収が少なく、高い明度が得られる液晶表示装置について種々検討したところ、着色層の構成に着目した。そして、反射領域で高い明度を得るために着色層の表面に開口部を形成すると液晶分子の配向不良が生じてしまうこと、及び、着色層の膜厚を薄く形成しつつ表面を平坦化させることは、密着性や膜厚コントロールの点より非常に困難であることを見いだすとともに、着色層の開口部に、スペーサを構成する透明樹脂を充填することにより、複雑な工程を要することなく着色層の表面を平坦化することができ、それにより液晶分子の配向不良を生じさせず、かつ高い明度が得られることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、基板上に着色層及びスペーサを備えるカラーフィルタ基板であって、上記着色層は、開口部を有し、上記スペーサは、透明樹脂で構成され、上記カラーフィルタ基板は、着色層の開口部内にスペーサを構成する透明樹脂が充填されているカラーフィルタ基板である。
以下に本発明を詳述する。

本発明のカラーフィルタ基板は、基板上に着色層及びスペーサを備える。着色層の材料としては、例えば、顔料を有する感光性樹脂膜等を用いることができる。また、色の種類としては、光の３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）色等が用いられるが、特にこれらに限定されず、黄色、シアン、マゼンタ等の他の３色から構成されていてもよいし、４色以上から構成されていてもよい。本明細書においてスペーサとは、対向する一対の基板の間隔を一定幅に保つ構造物をいう。

上記着色層は、開口部を有する。着色層に開口部が設けられることで、着色層内に、開口部において着色層が形成されていない領域、又は、表面が凹んで着色層が薄く形成されている領域が設けられることになる。これにより、着色層を光が透過する際に着色層が吸収する光の量を低減することができ、表示の明度が改善される。なお、開口部の面積は、表示の明度及び彩度に応じて適宜調整される。

上記スペーサは、透明樹脂で構成され、上記カラーフィルタ基板は、着色層の開口部内にスペーサを構成する透明樹脂が充填されている。着色層の開口部内に透明樹脂を充填することで着色層の表面を容易に平坦化することができ、表面に凹凸構造が形成されることにより起こる液晶分子の配向不良を防ぐことができる。また、このとき充填する透明樹脂はスペーサを構成する透明樹脂であるので、スペーサの形成もまとめて行うことができる。なお、本発明において透明樹脂は、液晶分子の配向不良を抑制することができる程度まで着色層の開口部内に充填されていればよく、また、着色層の開口部のみならず着色層上に形成されていてもよい。このような透明樹脂の材料としては、例えば、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂等を用いることができる。

また、本発明のカラーフィルタ基板の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいてもいなくてもよく、例えば、更に、ブラックマトリクス、共通電極、配向膜等を有していてもよい。

また、本発明は、上記カラーフィルタ基板と、反射電極を備える画素基板と、上記基板の間に挟まれた液晶層とを有する液晶表示装置であって、上記カラーフィルタ基板は、着色層の開口部が反射電極に重畳する領域（以下、反射領域ともいう。）に設けられている液晶表示装置でもある。なお、本発明において、反射電極に重畳する領域とは、液晶表示パネルの表示面、法線方向から見たときに反射電極と重畳する領域をいう。

本発明の液晶表示装置は、カラーフィルタ基板の着色層の開口部が反射領域に設けられている。これにより、液晶表示装置の反射領域にある着色層の光の吸収を低減することができるため、反射表示時の明度が改善される。

上記画素基板は、更に、透明電極を備え、上記カラーフィルタ基板は、反射電極に重畳する領域に段差形成層を有し、上記着色層は、透明電極に重畳する領域（以下、透過領域ともいう。）よりも反射電極に重畳する領域で薄いことが好ましい。なお、本発明において、透明電極に重畳する領域とは、液晶表示パネルの表示面、法線方向から見たときに透明電極と重畳する領域をいう。

段差形成層としては、反射領域と透過領域とで着色層の厚みを異ならせるものであれば、特に限定されない。本形態によれば、反射領域の着色層を段差形成層上に設けることにより、反射領域の着色層を容易に薄く形成することができる。また、半透過型の液晶表示装置では、上記段差形成層を利用して反射領域の着色層の厚みを薄くするだけでなく、液晶層の膜厚を反射領域で薄く形成することにより、反射領域と透過領域における光の光路長を略同一とし、光学的なロスを低減させることができる。すなわち、本形態によれば、着色層の膜厚を薄く形成する効果と、液晶層の厚みを調整するという効果との、２つの効果を奏することができる。なお、このような段差形成層の材料としては、例えば、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂等を用いることができる。

なお、本発明の液晶表示装置の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいてもいなくてもよく、例えば、更に、バックライト、位相差板、偏光板等を有していてもよい。

本発明はまた、上記カラーフィルタ基板の製造方法であって、上記製造方法は、スペーサの形成と、着色層の開口部内への透明樹脂の充填とを同一工程で行うカラーフィルタ基板の製造方法でもある。本発明のカラーフィルタ基板は、スペーサが、着色層の開口部内に充填する透明樹脂で構成されているので、透明樹脂のパターニングを調整することのみによって、着色層の開口部内への透明樹脂の充填とスペーサの形成とを同一工程で行うことができ、製造工程が簡略化される。

上記製造方法は、ハーフトーン部を有するマスクを使用して着色層の開口部内への透明樹脂の充填を行うことが好ましい。本明細書において、マスクの「ハーフトーン部」とは、光透過率がマスクの透光部よりも小さく、かつマスクの遮光部よりも大きい部位をいう。ハーフトーン部を一部に有するマスクを用いることで、厚みの異なる複数の領域を一度に形成することができる。本発明のカラーフィルタ基板の作製において、着色層の開口部内への透明樹脂の充填とスペーサの形成とは、膜厚の異なる透明樹脂層の形成により行われる。したがって、本製法のように、ハーフトーン部を一部に有するマスクを用いることで、これら厚みの異なる透明樹脂を一度に形成することができるので、製造工程が簡略化される。

上記製造方法は、スペーサを形成した後に、基板上に導電膜を形成する工程と、導電膜のパターニングに用いるレジストを塗布する工程と、スペーサの頭頂部の導電膜を除去する工程とを含むことが好ましい。本製法で形成される導電膜は、カラーフィルタ基板において画素電極又は共通電極として用いられる。スペーサの頭頂部に導電膜を設けたままにしておくと、スペーサの表面を介してリーク電流が発生してしまうため、この部分の導電膜を別工程で除去する必要がある。これに対し、本製法によれば、導電膜をスパッタリング等によりスペーサの頭頂部を含む基板全面に形成した場合であっても、先にスペーサを形成しているので、レジスト塗布を行う際に、スペーサの頭頂部にはレジストが形成されない。したがって、レジストのパターニングを行うことなくスペーサの頭頂部の導電膜を除去できるため、製造工程が簡略化される。

本発明のカラーフィルタ基板によれば、着色層に開口部が設けられているので、反射領域で着色層が吸収する光の量を低減することができ、表示の明度、彩度を向上させることができる。また、着色層の開口部には透明樹脂が充填されるので、着色層の表面が平坦になり、液晶分子の配向不良は生じない。更に、着色層の開口部に充填される透明樹脂は、スペーサを構成する透明樹脂であるので、製造工程を複雑化させず、反射領域において表示の明度、彩度を高めることが可能になる。

以下に実施例を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

（実施例１）
図１は、実施例１の液晶表示装置を示す断面模式図であり、図２に示す一点鎖線Ａ−Ｂの断面模式図である。実施例１の液晶表示装置は半透過型の液晶表示装置であり、装置内に反射電極と透明電極とを有し、反射電極と重畳する領域で反射領域Ｒを、透明電極と重畳する領域で透過領域Ｔを構成する。実施例１の液晶表示装置は、カラーフィルタ基板８と、画素基板９と、これらの間に封入された液晶層１とを備える表示パネルを有する。

＜カラーフィルタ基板＞
図２は、実施例１のカラーフィルタ基板８を示す平面模式図である。図２に示すように、実施例１のカラーフィルタ基板８は着色層４を有する。そして、この着色層４は、反射領域Ｒに、透過領域Ｔの着色層４ｂよりも膜厚が薄い着色層４ｃが形成され、かつその中央部に開口部４ａが形成されている。

また、図１に示すように、カラーフィルタ基板８は、基板２上に段差形成層３、着色層４、透明樹脂層５、フォトスペーサ５ａ、共通電極６及び配向膜７が、この順に液晶層１側に積層されて構成されている。

実施例１では、基板２として硼けい酸ガラスからなる透明なガラス基板を用いたが、特に限定されず、例えば、他のガラス材料からなるガラス基板や樹脂基板を用いることもできる。

段差形成層３は反射領域Ｒに設けられており、反射領域Ｒと透過領域Ｔとで液晶層１の膜厚を変える役割を果たす。このとき、反射領域Ｒの液晶層１の厚みは、透過領域Ｔの液晶層１の厚みの約１／２となることが好ましい。これにより、これらの領域を透過する光の光路長を調整し、光学的ロスを低減することができる。段差形成層３の材料としては、例えば、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂等を材料とする感光性透明樹脂を用いることができる。

着色層４は、透過領域Ｔでは基板２上に、反射領域Ｒでは段差形成層３上に形成されている。着色層４の材料としては、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の感光性着色樹脂膜を用いることができる。反射領域Ｒに形成された着色層４は、着色層４の中央部に開口部４ａを有する。また、反射領域Ｒに形成された着色層４は、透過領域Ｔに形成された着色層４と比べ、膜厚が薄い。こうすることで、反射領域においてより明度が向上することになる。

反射領域Ｒにおける着色層４上及び着色層４の開口部４ａ内には、着色層４の表面を平坦化するための透明樹脂層５が形成されている。また、透明樹脂層５上の端部には、柱状のフォトスペーサ５ａが形成されている。フォトスペーサ５ａは、カラーフィルタ基板８及び画素基板９との間を支え、液晶層１の厚みを保持するように形成されている。透明樹脂層５及びフォトスペーサ５ａは、いずれもアクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂等を材料とする感光性透明樹脂で形成されており、そのため、これらは同一工程で形成することができる。

共通電極６は、透過領域Ｔにおいては着色層４上に、反射領域Ｒにおいては透明樹脂層５上に、形成されている。ただし、フォトスペーサ５ａの頭頂部付近は、カラーフィルタ基板８と対向する画素基板９と接触する部分であるので、この部分には、共通電極６は形成されない。共通電極６の材料としては、ＩＴＯやインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ；Indium Zinc Oxide）等を用いることができる。共通電極６上には配向膜７が形成され、液晶層１中の液晶分子の向きを規定している。配向膜７は、例えば、オフセット印刷法等で形成することができる。

実施例１のカラーフィルタ基板８は、以下のようにして作製することができる。図３−１〜３−９は、実施例１のカラーフィルタ基板８の製造方法の一例を示すフロー図である。まず、硼けい酸ガラス等からなる透明なガラス基板２上に、低反射クロムや樹脂等からなるブラックマトリクスを形成する。続いて、図３−１に示すように、基板２上に感光性透明樹脂４１を塗布等により成膜する。なお、基板２上に形成する感光性透明樹脂膜４１の厚みは２〜４μｍとすることが好ましいが、より好ましくは約３μｍである。続いて、感光性透明樹脂膜４１を、反射領域Ｒに対して光が透過するようなマスク３１を用いてフォトリソグラフィーによってパターニングし、図３−２に示すような台状の段差形成層３を形成する。

次に、図３−３に示すように、段差形成層３の上層に、感光性樹脂組成物に顔料を分散させた感光性着色樹脂膜４２を塗布等により成膜する。感光性着色樹脂膜４２の厚みは透過領域Ｔにおいて１．５〜３μｍとすることが好ましいが、より好ましくは約２μｍである。また、反射領域Ｒにおいては０．３〜１μｍとすることが好ましく、より好ましくは約０．５μｍである。このとき、透過領域と反射領域との間にできる段差を液晶の表示モードによって任意に設定できるため制御する必要があるが、基本的に反射領域においては光路が透過領域の２倍になるため、反射領域のセルギャップは透過領域のセルギャップの１／２に設定する。続いて、反射領域Ｒの一部に光が透過しないようなマスク３２を用い、フォトリソグラフィーによりパターニングすることで、図３−４に示すような、段差形成層３の中央部に開口部４ａを有する着色層４が設けられる。

次に、図３−５に示すように、着色層４の上層に感光性透明樹脂４３を塗布して成膜する。このときの感光性透明樹脂膜４３の厚みは、透過領域Ｔにおいては２〜４μｍとすることが好ましく、より好ましくは約３μｍである。また、反射領域Ｒにおいては１〜２μｍとすることが好ましく、より好ましくは約１．５μｍである。そして、図３−５に示すような、ハーフトーン部３３ａ、マスク開口部３３ｂ及び遮光部３３ｃを備えるマスク３３を介して、感光性透明樹脂４３に対して露光を行う。

このとき、マスク３３は段差形成層３上を露光するように配置され、マスク３３の開口部３３ｂはフォトスペーサ５ａが形成される領域と重畳する領域に、マスク３３のハーフトーン部３３ａは段差形成層３が形成された領域と重畳する領域のうちフォトスペーサ５ａが形成された領域以外の領域に配置される。また、マスク３３の遮光部３３ｃは段差形成層３が形成されていない領域に配置される。

なお、ハーフトーン部３３ａの形態としては、光透過率が遮光部３３ｃよりも高く、マスク開口部３３ｂよりも低ければ特に限定されず、例えば、微細な開口パターンが設けられた形態、膜厚を遮光領域よりも薄くした形態等が挙げられる。開口パターンの形状としては、例えば、スリットパターン、ドットパターン等が挙げられる。

感光性樹脂の露光後、現像処理を行い、ポストベーク、エッチング、レジスト除去等の一連のフォトリソグラフィー工程を経て、図３−６に示すような、着色層４の開口部４ａを埋めつつ、かつ着色層４の表面に凹凸のない均一な薄膜が残るような透明樹脂層５が、そして反射領域Ｒの端部にはフォトスペーサとなる柱状の透明樹脂層５ａが形成されることになる。

次に、図３−７に示すように、導電膜５１を基板２全体に成膜する。導電膜５１の材料としては、ＩＴＯやＩＺＯ等を用いることができる。続いて、図３−８に示すように、導電膜５１上に感光性樹脂４４を８０〜１５０ｎｍの膜厚で成膜する。このような膜厚とすることで、フォトスペーサ５ａの頭頂部には、感光性樹脂４４は形成されない。そして、ウェットエッチング又はドライエッチングを行うことで、図３−９に示すように、フォトスペーサ５ａの頭頂部の導電膜５１は除去され、更に、感光性樹脂４４を除去することで共通電極６が形成される。こうして、カラーフィルタ基板８は完成する。

このように、実施例１のカラーフィルタ基板８の製造方法によれば、フォトスペーサ５ａを形成すると同時に、着色層４に開口部４ａを設けることで生じた凹凸を平坦化することができるので、工程数を増やさず、歩留りの低下を防止しつつ、反射領域Ｒの明度を向上させることが可能になる。

＜画素基板＞
一方、画素基板９は、図１に示すように、基板１１上に、ベースコート膜１２、半導体層１３、ゲート絶縁膜１４、ゲート電極１５、層間絶縁膜１６、透明樹脂層１９、画素電極２１及び配向膜７がこの順に液晶層１側に積層されて構成されている。

実施例１では、基板１１として硼けい酸ガラスからなる透明なガラス基板を用いたが、特に限定されず、例えば、他のガラス材料からなるガラス基板や樹脂基板を用いることもできる。また、ベースコート膜１２の材料としては、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又は、これらの積層膜等を用いることができる。

半導体層１３は、ゲート、ソース及びドレインを有するＴＦＴ素子を構成し、ＴＦＴ素子のスイッチングによって画素電極２１と共通電極６との間に電圧が印加され、各画素の液晶層１に映像信号が書き込まれる。半導体層１３の材料としては、例えば、多結晶シリコン、非晶質シリコン等を用いることができる。

ゲート絶縁膜１４や層間絶縁膜１６の材料としては、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又は、これらの積層膜等を用いることができる。また、ゲート電極１５の材料としては、例えば、モリブデン、タンタル、窒化タンタル、タングステン、チタン等の高融点金属、若しくは、これらのシリサイド、又は、これらの積層膜等を用いることができる。なお、層間絶縁膜１６にはコンタクトホール２０が形成されており、これを介して、半導体層１３にそれぞれ導通するソース電極１７及びドレイン電極１８が形成されている。ソース電極１７及びドレイン電極１８の材料としては、ゲート電極１５と同様、例えば、モリブデン、タンタル、窒化タンタル、タングステン、チタン等の高融点金属、若しくは、これらのシリサイド、又は、これらの積層膜等を用いることができる。

実施例１の液晶表示装置において、画素電極２１は透明電極２１ａと反射電極２１ｂとで構成されている。透明樹脂層１９は、反射領域Ｒにあたる部分では、表面に微細な凹凸からなる凹凸部１９ａが形成されており、その上には、反射電極２１ｂが形成されている。これにより、光を所定の角度範囲に散乱させ、効率よく周囲の光を利用することができる。一方、透過領域Ｔにあたる部分では、透明樹脂層１９の表面は平坦に形成されている。そしてその上には、透明電極２１ａが形成されており、バックライトの光を透過させるものとなっている。透明樹脂層１９の材料としては、例えば、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂等を材料とする感光性の透明樹脂膜を用いることができる。また、透明樹脂層１９にはコンタクトホール２２が形成されており、コンタクトホール２２を介して、透明樹脂層１９上に形成される画素電極２１は、ドレイン電極１８と導通される。

画素電極２１の形成方法としては、まず、透明樹脂層１９上に透明電極２１ａの材料となるＩＴＯやＩＺＯ等の導電膜を８０〜１５０ｎｍの膜厚で成膜する。続いて、フォトスペーサ５ａと重なる領域、及び、反射電極２１ｂが形成される領域以外の領域にレジストを塗布し、露光、現像工程等の後、ウエットエッチング又はドライエッチングを行い、レジストが形成されていない領域の導電膜の除去を行う。こうして、透明電極２１ａは形成される。

次に、反射電極２１ｂの材料となる、アルミニウム、銀、銀合金等の、光を反射する導電膜を８０〜２００ｎｍの膜厚で成膜する。続いて、透明電極２１ａがすでに形成された領域にレジストを塗布し、露光、現像工程等の後、ウエットエッチング又はドライエッチングによって導電膜を除去することで、反射電極２１ｂは形成される。なお、画素電極２１は、反射電極２１ｂが透明電極２１ａ上に積層形成されている形態であってもよい。また、このような画素電極２１は、基板内で画素毎にマトリクス状に複数配列される。

＜表示装置＞
実施例１の液晶表示装置は、上記表示パネルを有する液晶表示装置であるが、その他の構成要素を含んでいてもよく、例えば、表示パネルの背面にバックライトが設けられる。バックライトを点灯すると、バックライトの出射光が透過電極２１ａを透過し、表示パネルを照明する。バックライトの消灯時には周囲の光が反射領域Ｒに入射し、反射電極２１ｂで反射して表示パネルを照明する。また、これらの照明を併用することもできる。こうして、実施例１の液晶表示装置は、画像表示が行われる。なお、実施例１の液晶表示装置は、このような構成に加え、更に、位相差板、偏光板等が形成され、液晶表示装置として完成する。

（実施例２）
図４−１、４−２は、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の別例を示すフロー図である。実施例２は、マスク３４のハーフトーン部３４ａの範囲が実施例１よりも狭くなっている点で実施例１と異なるが、その他の工程は実施例１と同様である。図４−１は実施例１での図３−５と対応し、図４−２は実施例１での図３−６に対応する。図４−１に示すように、実施例２のマスク３４は、マスク３４の開口部３４ｂがフォトスペーサ５ｂが形成される領域と重畳するように、マスク３４のハーフトーン部３４ａが着色層の開口部４ａと重畳するように、そして、マスク３３の遮光部３３ｃが着色層上のその他の領域と重畳するように配置される。そうすることで、図４−２に示すように、感光性透明樹脂膜４３は、着色層４の開口部４ａを埋めつつ、かつ反射領域Ｒの端部にはフォトスペーサ５ｂとなる柱状のパターンが残るように形成されることになる。

（評価試験）
実施例１の液晶表示装置と、着色層の一部に開口部を有する液晶表示装置（以下、比較例１の液晶表示装置ともいう。）とを比較するために、評価試験を行った。図５は、各液晶表示装置の、反射照明時における色度の測定の結果を示したものであり、カラーフィルタ基板を２回透過したときの反射率と、ＮＴＳＣ比との関係を示したものである。図中Ａは実施例１の液晶表示装置の白表示の特性を示し、図中Ｂは比較例１の液晶表示装置の白表示の特性を示す。図５が示すように、反射照明時の表示パネルの反射率は、比較例１よりも約２０％向上した。したがって、実施例１の液晶表示装置により、明度及び彩度を向上することができることが確認された。

実施例１の液晶表示装置を示す断面模式図であり、図２に記載された一点鎖線Ａ−Ｂの断面模式図でもある。 実施例１のカラーフィルタ基板を示す平面模式図である。 実施例１のカラーフィルタ基板の段差形成層の製造工程を示す。 実施例１のカラーフィルタ基板の段差形成層が形成された段階を示す。 実施例１のカラーフィルタ基板の着色層の製造工程を示す。 実施例１のカラーフィルタ基板の着色層が形成された段階を示す。 実施例１のカラーフィルタ基板の透明樹脂層の製造工程を示す。 実施例１のカラーフィルタ基板の透明樹脂層が形成された段階を示す。 実施例１のカラーフィルタ基板の共通電極の製造工程を示す。 実施例１のカラーフィルタ基板の共通電極の製造工程を示す。 実施例１のカラーフィルタ基板の共通電極が形成された段階を示す。 実施例２のカラーフィルタ基板の着色層の開口部の製造工程を示す。 実施例２のカラーフィルタ基板の着色層の開口部が形成された段階を示す。 実施例１の表示パネルと比較例１の表示パネルとの反射表示時の性能比較を示す図である。 従来の半透過型の液晶表示装置の１画素の平面形状を示す模式図である。 従来の半透過型の液晶表示装置のカラーフィルタ基板の一例を示す平面模式図である。 図７に記載された一点鎖線Ｃ−Ｄの断面模式図である。 従来の半透過型の液晶表示装置のカラーフィルタ基板の別例を示す平面模式図である。 図９に記載された一点鎖線Ｅ−Ｆの断面模式図である。

符号の説明

１：液晶層
２、１１、１０２、２０２：基板
３、２０３：段差形成層
４、１０４、２０４：着色層
４ａ、１０４ａ：開口部
４ｂ：透過領域の着色層
４ｃ：反射領域の着色層
５：透明樹脂層（カラーフィルタ基板）
５ａ、５ｂ：フォトスペーサ
６、１０６、２０６：共通電極
７、１０７、２０７：配向膜
８：カラーフィルタ基板
９：画素基板
１２：ベースコート膜
１３：半導体層
１４：ゲート絶縁膜
１５：ゲート電極
１６：層間絶縁膜
１７：ソース電極
１８：ドレイン電極
１９：透明樹脂層（画素基板）
１９ａ：透明樹脂層の凹凸部
２０、２２：コンタクトホール
２１：画素電極
２１ａ：透明電極
２１ｂ：反射電極
３１、３２、３３、３４：マスク
３３ａ、３４ａ：ハーフトーン部
３３ｂ、３４ｂ：マスクの開口部
３３ｃ、３４ｃ：遮光部
４１、４３、４４：感光性透明樹脂膜
４２：感光性着色樹脂膜
５１：導電膜
Ｒ：反射領域
Ｔ：透過領域

Claims (6)

1. 基板上に着色層及びスペーサを備えるカラーフィルタ基板であって、
   該着色層は、開口部を有し、
   該スペーサは、透明樹脂で構成され、
   該カラーフィルタ基板は、着色層の開口部内にスペーサを構成する透明樹脂が充填されている
   ことを特徴とするカラーフィルタ基板。
2. 請求項１記載のカラーフィルタ基板と、反射電極を備える画素基板と、該基板の間に挟まれた液晶層とを有する液晶表示装置であって、
   該カラーフィルタ基板は、着色層の開口部が反射電極に重畳する領域に設けられている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
3. 前記画素基板は、更に、透明電極を備え、
   前記カラーフィルタ基板は、反射電極に重畳する領域に段差形成層を有し、
   前記着色層は、透明電極に重畳する領域よりも反射電極に重畳する領域で薄い
   ことを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
4. 請求項１記載のカラーフィルタ基板の製造方法であって、
   該製造方法は、スペーサの形成と、着色層の開口部内への透明樹脂の充填とを同一工程で行うことを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
5. 前記製造方法は、ハーフトーン部を有するマスクを使用して着色層の開口部内への透明樹脂の充填を行うことを特徴とする請求項４記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
6. 前記製造方法は、スペーサを形成した後に、基板上に導電膜を形成する工程と、導電膜のパターニングに用いるレジストを塗布する工程と、スペーサの頭頂部の導電膜を除去する工程とを含むことを特徴とする請求項４記載のカラーフィルタ基板の製造方法。

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