JP2008170885A - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】有機膜が形成された基板に位相差層をパターニングする際に有機溶剤によって下地の有機膜が侵食されないようにした液晶装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の液晶装置１００は、液晶層５０を挟持する一対の基板１０，２０と、一方の基板２０の液晶層５０側に設けられた有機膜２３（カラーフィルタのオーバーコート層２３）と、有機膜２３の液晶層側の面を覆う無機膜２４と、前記無機膜２４の液晶層５０側に設けられた位相差層２５とを備える。無機膜２４は、有機膜２３の少なくとも位相差層２５と平面的に重ならない部分の略全面を覆って形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶パネルの内側に位相差層を備えた半透過反射型の液晶装置及び電子機器に関するものである。

半透過反射型の液晶装置は携帯電話や携帯情報端末等の表示デバイスとして広く用いられている。半透過反射型の液晶装置では、反射表示と透過表示とを単一の液晶層を用いて実現するために、表示モード間での位相差の調整が必要である。そこで、反射表示領域に位相差層を設け、適切な反射表示及び透過表示を得られるようにした液晶装置が提案されている。液晶装置に組み込まれる位相差層としては、通常、高分子フィルムを一定方向に延伸することにより作製されたものが用いられるが、最近では、このような位相差フィルムを液晶パネルの内部に形成し、液晶パネルの薄型化、軽量化を達成した液晶装置が提案されている。液晶パネルの内部に形成された位相差フィルムは内面位相差層と呼ばれることがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２２６８３０号公報

内面位相差層は一般に高分子液晶層によって形成され、シンナー等の有機溶剤でパターニングすることが可能である。内面位相差層はカラーフィルタ基板に形成される場合が多く、この場合、カラーフィルタ基板のオーバーコート層の表面に内面位相差層が形成される。しかしながら、オーバーコート層はアクリル等の有機膜によって形成されており、位相差層のエッチング液である有機溶剤によって容易に溶解されてしまう。このため、オーバーコート層の表面に内面位相差層を形成すると、下地膜であるオーバーコート層がエッチングされてしまい、カラーフィルタの品質に影響を与える場合がある。また、カラーフィルタに含まれる不純物が液晶層に侵入することにより、表示の信頼性が損なわれる可能性がある。さらに、オーバーコート層がエッチングされると、液晶パネルのギャップが不均一になるため、所望の光学特性が得られないという問題もある。

このような事情は、内面位相差層を素子基板上に形成した場合も同様である。素子基板上には画素スイッチング素子が形成されており、その表面には層間絶縁膜を介して画素電極が形成されている。層間絶縁膜としてはアクリル樹脂等の有機膜が形成される場合が多く、その場合には有機膜である層間絶縁膜が内面位相差層のエッチング液である有機溶剤によってエッチングされてしまう。層間絶縁膜がエッチングされると、上層側の導電層と下層側の導電層とが接触し、導通不良を生じる惧れがある。また、層間絶縁膜が部分的に除去されることで、液晶層の層厚が不均一になり、所望の光学特性が得られないという問題も生じる。また、マルチギャップ構造を採用する場合には、反射表示領域と透過表示領域との液晶層厚を調整するために液晶層厚調整層を設けるが、液晶層厚調整層にはアクリル等の有機膜が用いられるため、やはり内面位相差層のエッチングによる影響を受ける。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、有機膜が形成された基板に位相差層をパターニングする際に有機溶剤によって下地の有機膜が侵食されないようにした液晶装置及びその製造方法を提供することを目的とする。また、そのような液晶装置を備えることにより、表示品質が高く、信頼性に優れた電子機器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の液晶装置は、液晶層を挟持する一対の基板と、前記一対の基板のうちの一方の基板の前記液晶層側に設けられた有機膜と、前記有機膜の前記液晶層側の面を覆う無機膜と、前記無機膜の前記液晶層側に設けられた高分子液晶層を含む位相差層とを備えたことを特徴とする。この構成によれば、有機膜の表面が無機膜によって保護されるので、位相差層をエッチングする際に有機膜の表面が位相差層のエッチング液である有機溶剤によって溶解されることはない。したがって、表示品質が高く、信頼性に優れた液晶装置が提供できる。

本発明の液晶装置は、液晶層を挟持する一対の基板と、前記一対の基板のうちの一方の基板の前記液晶層側に設けられた有機膜と、前記有機膜の前記液晶層側の面を覆う無機膜と、前記無機膜の形成されない非形成領域と、前記無機膜の非形成領域を覆う高分子液晶層を含む位相差層とを備えたことを特徴とする。この構成によれば、有機膜の表面が無機膜によって保護されるので、位相差層をエッチングする際に有機膜の表面が位相差層のエッチング液である有機溶剤によって溶解されることはない。したがって、表示品質が高く、信頼性に優れた液晶装置が提供できる。また、無機膜の位相差層と重なる部分に無機膜の形成されない非形成領域を設けたため、位相差層と無機膜の界面の散乱を防止でき、表示品質を向上することができる。

なお、本発明において「無機膜の形成されない非形成領域」とは、無機膜の平面領域内に形成された開口部の他、無機膜の周縁部に形成された切り欠き部等を含む概念である。本発明では、無機膜を所定形状にパターニングし、無機膜が形成されていない領域（無機膜の非形成領域）に位相差層が配置される。位相差層は無機膜の非形成領域のみに選択的に配置されても良いし、無機膜の非形成領域を覆って該非形成領域よりも広い面積で配置されても良い。

本発明においては、１サブ画素内において前記無機膜の非形成領域の面積は前記位相差層の形成された領域の面積よりも小さいことが望ましい。無機膜に非形成領域に位相差層をパターニングする場合、位相差層のパターニング精度によっては位相差層の形成領域と無機膜の非形成領域とを完全には一致させることができない場合がある。この場合、両者の位置が一致しないと下地の有機膜が保護できなくなる。本発明では、位相差層のパターニング精度を考慮して、位相差層の形成領域の面積を無機膜の非形成領域の面積よりも若干大きくしている。このため、位相差層の位置が若干ずれたとしても、上述の問題を回避することができる。

本発明においては、前記無機膜は無機絶縁膜であることが望ましい。この構成によれば、前記一方の基板に画素電極等の導電層を形成した場合に無機膜を介して導電層同士が導通することがない。また、無機絶縁膜は一般に無機導電膜（インジウム錫酸化物膜等）に比べて光透過率が高いため、透過表示を行う場合に明るい表示が実現できる。なお、前記無機膜は酸化シリコン膜又は酸窒化シリコン膜であることが望ましい。この構成によれば、耐溶剤性が高く、光透過率に優れた無機膜を形成することができる。

本発明においては、前記有機膜はカラーフィルタとすることができる。また、前記有機膜はカラーフィルタ上に形成されたオーバーコート層とすることができる。また、前記有機膜は画素スイッチング素子と画素電極とを絶縁する絶縁膜（層間絶縁膜）とすることができる。有機膜を前記層間絶縁膜とする場合、前記有機膜は画素スイッチング素子と画素電極とを絶縁する絶縁膜の一部を構成していれば良い。複数層の絶縁膜で画素スイッチング素子と画素電極との絶縁を図る場合には、いずれか１層の絶縁膜で当該有機膜を構成することができる。

本発明の電子機器は、前述した本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、表示品質が高く、信頼性に優れた液晶装置が提供できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

また、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。この際、水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。例えば本実施形態においては、Ｘ軸方向を走査線の延在方向、Ｙ軸方向をデータ線の延在方向、Ｚ軸方向を観察者による液晶パネルの観察方向としている。

［第１の実施の形態］＜液晶装置の構成＞
図１は、本発明の第１実施形態の液晶装置１００の回路構成図である。液晶装置１００は、液晶に対し略基板面方向の電界を印加して配向を制御することにより画像表示を行う方式のうち、ＦＦＳ方式と呼ばれる方式を採用したアクティブマトリクス方式の半透過反射型液晶装置である。また液晶装置１００は、基板上にカラーフィルタを具備したカラー液晶装置であり、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光を出力する３個のサブ画素で１個の画素を構成するものとなっている。したがって、表示の最小単位を「サブ画素」、一組（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のサブ画素から構成される領域を「画素」と称する。

図１に示すように、液晶装置１００の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数のサブ画素領域には、それぞれ画素電極９と画素電極９をスイッチング制御するためのＴＦＴ３０とが形成されており、データ線駆動回路から延びるデータ線６ａがＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線駆動回路１０１は、画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎをデータ線６ａを介して各サブ画素に供給する。前記画像信号Ｓ１〜Ｓｎはこの順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。

また、ＴＦＴ３０のゲートには、走査線駆動回路１０２から延びる走査線３ａが電気的に接続されており、走査線駆動回路１０２から所定のタイミングで走査線３ａにパルス的に供給される走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが、この順に線順次でＴＦＴ３０のゲートに印加されるようになっている。画素電極９は、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されている。スイッチング素子であるＴＦＴ３０が走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが所定のタイミングで画素電極９に書き込まれるようになっている。画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素電極９と液晶を介して対向する共通電極との間で一定期間保持される。なお、符号３ｂを付して示す配線は、各サブ画素内の共通電極間を電気的に接続する共通線である。

図２は、本実施形態の液晶装置を構成するマトリクス状に形成されたサブ画素領域の平面構成図である。液晶装置１００には、平面視略矩形状の複数の画素電極９が設けられている。画素電極９はＸ軸方向及びＹ軸方向に配列されており、該画素電極９の間隙に沿ってＹ軸方向に延在する複数のデータ線６ａとＸ軸方向に延在する複数の走査線３ａとが設けられている。画素電極９の配置された領域は表示の最小単位であるサブ画素を構成し、該サブ画素がＸ軸方向及びＹ軸方向に配列することにより全体としての表示領域が形成されている。

画素電極９は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等からなる透明電極９ａと、アルミニウム（Ａｌ）等からなる反射電極９ｂとを備えている。１サブ画素領域のうち透明電極９ａが形成された領域は透過表示領域Ｔであり、反射電極９ｂが形成された領域は反射表示領域Ｒである。透明電極９ａと反射電極９ｂとはデータ線６ａの延在方向に沿って並んでおり、反射電極９ｂはデータ線６ａの延在方向（Ｙ軸方向）に対してＴＦＴ３０側に配置されている。

走査線３ａとデータ線６ａとの交差部近傍には画素スイッチング素子であるＴＦＴ３０が設けられている。ＴＦＴ３０は平面視略Ｌ字状のポリシリコン膜からなる半導体層３５を備えている。半導体層３５の一端側はデータ線６ａと交差しており、半導体層３５とデータ線６ａとが平面的に重なる位置にソースコンタクトホール４４が設けられている。そして、ソースコンタクトホール４４を介して半導体層３５とデータ線６ａとが電気的に接続されている。一方、半導体層３５の他端側は画素電極９と平面的に重なるように配置されており、半導体層３５と画素電極９とが平面的に重なる位置にドレインコンタクトホール４５及び画素コンタクトホール４７が設けられている。ドレインコンタクトホール４５と画素コンタクトホール４７とは互いに連通しており、ドレインコンタクトホール４５及び画素コンタクトホール４７を介して半導体層３５と画素電極９（反射電極９ｂ）とが電気的に接続されている。さらに、半導体層３５の中央部は走査線３ａと交差しており、半導体層３５の走査線３ａと平面的に重なる部分がＴＦＴ３０のチャネル領域とされ、該チャネル領域と対向する部分の走査線３ａがＴＦＴ３０のゲート電極３３となっている。

画素電極９の上層側には、画素電極９と対向して、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる平面視ベタ状の共通電極１９が設けられている。共通電極１９は複数のサブ画素領域に跨って設けられている。画素電極９と共通電極１９とが平面視で重なる領域は当該サブ画素領域の容量として機能する。また、共通電極１９と画素電極９とが対向する対向領域には、共通電極１９を部分的に除去して形成された複数のスリット（開口部）１９ｓが設けられている。スリット１９ｓは走査線３ａと略平行な方向（Ｘ軸方向）に延在しており、複数のスリット１９ｓが互いに均等な間隔でデータ線６ａの延在方向（Ｙ軸方向）に沿って配列している。そして、スリット１９ｓを介して画素電極９と共通電極１９との間に走査線３ａと略直交する方向（Ｙ軸方向）の横電界が発生するようになっている。

図３は、図２のＡ−Ａ’線に沿う断面構成図である。液晶装置１００は、互いに対向するＴＦＴアレイ基板（第１基板）１０及び対向基板（第２基板）２０と、該ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０との間に挟持された液晶層５０とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向する対向領域の周縁部には図示略のシール材が設けられており、該シール材とＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０との間に形成された空間（セルギャップ）に、液晶層５０が封止されている。ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０とは反対側には偏光板１４が設けられ、対向基板２０の液晶層５０とは反対側には偏光板２９が設けられている。ＴＦＴアレイ基板１０の背面側（偏光板１４の基板本端１０Ａとは反対側）には、光源と導光板９１と反射板９２とを具備したバックライト（照明装置）９０が設けられている。

ＴＦＴアレイ基板１０は、ガラスや石英、プラスチック等の透光性の基板本体１０Ａを基体としてなる。基板本体１０Ａの液晶層５０側には半導体層３５が形成されており、半導体層３５を覆ってシリコン酸化物等の透明絶縁膜からなるゲート絶縁膜１１が形成されている。ゲート絶縁膜１１上には走査線３ａが形成されている。走査線３ａと対向する部分の半導体層３５がＴＦＴ３０のチャネル領域３５ｃであり、半導体層３５と対向する部分の走査線３ａがゲート電極３３である。また、半導体層３５のチャネル領域３５ｃを挟んだ両側には、それぞれソース領域３５ｓとドレイン領域３５ｄとが形成されている。

ゲート絶縁膜１１、走査線３ａ（ゲート電極３３）及びゲート絶縁膜１１を覆って酸化シリコン膜等の透明絶縁膜からなる第１層間絶縁膜１２が形成されている。第１層間絶縁膜１２及びゲート絶縁膜１１のドレイン領域３５ｄに対向する部分には、第１層間絶縁膜１２及びゲート絶縁膜１１を貫通するドレインコンタクトホール４５が形成されている。第１層間絶縁膜１２上にはドレイン電極３２が形成されている。ドレイン電極３２はドレインコンタクトホール４５を介してドレイン領域３５ｄと電気的に接続されている。図示は省略したが、第１層間絶縁膜１２及びゲート絶縁膜１１のソース領域３５ｓに対向する部分には、第１層間絶縁膜１２及びゲート絶縁膜１１を貫通するソースコンタクトホール４４が形成されている（図２参照）。第１層間絶縁膜１２上にはデータ線６ａが形成されている。データ線６ａはソースコンタクトホール４４を介してソース領域３５ｓと電気的に接続されている。

第１層間絶縁膜１２、データ線６ａ及びドレイン電極３２を覆ってアクリル樹脂等の透明有機絶縁膜からなる第２層間絶縁膜１３が形成されている。第２層間絶縁膜１３は透過表示領域Ｔを除く領域に形成されている。第２層間絶縁膜１３は、後述する位相差層２５と共に、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒの液晶層厚を異ならせる液晶層厚調整層として機能する。

第２層間絶縁膜１３の表面と第１層間絶縁膜１２の表面とに跨って画素電極９が形成されている。画素電極９は、透過表示領域Ｔに設けられた透明電極９ａと、反射表示領域Ｒに設けられた反射電極９ｂとを備えている。透明電極９ａは第１層間絶縁膜１２上に形成されている。反射電極９ｂは第２層間絶縁膜１３上に形成されている。透明電極９ａと反射電極９ｂとは第２層間絶縁膜１３の端面近傍で電気的に接続されている。第２層間絶縁膜１３のドレイン電極３２に対向する部分には第２層間絶縁膜１３を貫通する画素コンタクトホール４７が形成されている。反射電極９ｂは画素コンタクトホール４７を介してドレイン電極３２と電気的に接続されている。

反射電極９ｂは外光を反射する反射膜として機能する。反射電極９ｂとしては、表面に凹凸を形成して光散乱性を付与したものを用いることが好ましい。かかる構成とすることで反射表示における視認性を向上させることができる。本実施形態の場合、第２層間絶縁膜１３の表面の一部（少なくとも反射表示領域Ｒを内包する領域と平面的に重なる領域）に凹凸形状が形成されており、第２層間絶縁膜１３上に形成された反射電極９ｂの表面には第２層間絶縁膜１３の表面に倣う凹凸形状が形成されている。

第１層間絶縁膜１２、第２層間絶縁膜１３及び画素電極９を覆って窒化シリコン膜等の透明絶縁膜からなる電極部絶縁膜１８が形成されている。電極部絶縁膜１８上にはＩＴＯ等の透明導電膜からなる平面視ベタ状の共通電極１９が形成されている。共通電極１９には画素電極９と対向する部分に複数のスリット１９ｓが形成されている。

共通電極１９及び電極部絶縁膜１８を覆ってポリイミド等の配向膜１６が形成されている。配向膜１６にはラビング等の配向処理が施されている。配向処理の方向（配向膜１６による液晶の配向規制方向）は、例えば走査線３ａの延在方向（Ｘ軸方向）と平行であり、共通電極１９のスリット１９ｓの延在方向とは交差する方向である。

対向基板２０は、ガラスや石英、プラスチック等の透光性の基板本体２０Ａを基体としてなる。基板本体２０Ａの液晶層５０側にはカラーフィルタ２２が設けられている。カラーフィルタ２２を覆ってアクリル樹脂等の透明有機絶縁膜からなるオーバーコート層２３が形成されている。オーバーコート層２３を覆って酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜等の透明無機絶縁膜からなる保護膜２４が基板全面に形成されている。

保護膜２４の表面には反射表示領域Ｒに対応する部分に位相差層２５が形成されている。位相差層２５は、本実施形態の場合、透過光に対して略１／２波長（λ／２）の位相差を付与するものであり、基板本体２０Ａの内面側に設けられたいわゆる内面位相差層である。位相差層２５は、例えば、高分子液晶（コレステリック液晶等）の溶液や重合性液晶モノマー（あるいは重合性液晶オリゴマー）の溶液を配向膜上に塗布し、乾燥固化させる際に所定方向に配向させる方法により形成することができる。位相差層２５が透過光に対して付与する位相差は、その構成材料である液晶性高分子の種類や位相差層２５の層厚によって調整することができる。

また本実施形態の場合、位相差層２５は第２層間絶縁膜１３と共に、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の厚さを透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の厚さよりも小さくするための液晶層厚調整層としても機能するものとなっている。半透過反射型の液晶装置では、反射表示領域Ｒへの入射光は液晶層５０を２回透過するが、透過表示領域Ｔへの入射光は液晶層５０を１回しか透過しない。これにより反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの間で液晶層５０のリタデーションが異なると、光透過率に差異を生じて均一な画像表示が得られないことになる。そこで位相差層２５を液晶層５０側に突出させて形成することでいわゆるマルチギャップ構造を実現している。具体的には、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の層厚が透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の層厚の半分程度に設定されて、反射表示領域Ｒおよび透過表示領域Ｔにおける液晶層５０のリタデーションが略同一に設定されている。これにより、反射表示領域Ｒおよび透過表示領域Ｔにおいて均一な画像表示を得ることができるようになっている。なお、保護膜２４を構成する無機膜は、等方性又はリタデーションが略ゼロであることが好ましい。

保護膜２４及び位相差層２５を覆ってポリイミド等の配向膜２８が形成されている。配向膜２８にはラビング等の配向処理が施されている。配向処理の方向（配向膜２８による液晶の配向規制方向）は、配向膜１６の配向規制方向と略平行な方向である。したがって液晶層５０は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で、水平配向の初期配向状態を呈するものとなっている。

＜液晶装置の製造方法＞
次に、図４を用いて液晶装置１００の製造方法を説明する。図４では位相差層２５の形成工程を中心に説明し、他の工程の説明は省略する。なお、位相差層２５の形成工程以外の工程については、公知のものを採用することができる。

まず、図４（ａ）に示すように、カラーフィルタ２２及びオーバーコート層２３を備えた基板本体２０Ａを用意し、オーバーコート層２３の表面に無機材料からなる保護膜２４を形成する。保護膜２４としては、シンナー等の有機溶剤に対して不溶な膜（無機膜）であれば良く、無機導電膜又は無機絶縁膜のいずれを用いることもできる。ただし、無機導電膜（インジウム錫酸化物膜等）は無機絶縁膜に比べて一般に光透過率が低いため、透過表示を行う場合には無機絶縁膜を用いることが望ましい。かかる無機絶縁膜としては、酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜が好ましく、これにより明るい表示を実現できる。保護膜２４はオーバーコート層２４を覆って基板全面に形成する。

次に、図４（ｂ）に示すように、保護膜２４の全面に位相差層２５を形成する。位相差層２５の形成方法としては、例えば次の方法を用いることができる。まず、保護膜２４上に配向膜形成材料をスピンコート法、フレキソ印刷法等で塗布、焼成した後、ラビング処理を行う。そして、この配向膜上に高分子液晶溶液をスピンコート法（例えば回転数７００ｒｐｍで３０秒）により塗布する。ここで用いる高分子液晶溶液は、液晶モノマーや液晶オリゴマーの溶液である。具体的には、ＰＬＣ−７０２３（商品名、旭電化工業（株）製）の８％溶液であり、溶媒はシクロヘキサノンとメチルエチルケトンの混合液である。次に、塗布した高分子液晶溶液のプレベイクを８０℃で１分間行い、さらにベイクにより得られた高分子液晶層のアイソトロピック転移温度（相転移温度）以上となる１８０℃で３０分間加熱した後、徐々に冷却して高分子液晶を配向させる。ここで、相転移温度とは、液晶相から等方相へ転移する温度である。

次に、マスクＭを用いて位相差層２５に対して部分的に露光処理を行い、反射表示領域Ｒの位相差層２５を硬化させる。そして、シンナー等の有機溶剤を用いたウェットエッチングにより、図４（ｃ）に示すように、反射表示流域Ｒ以外の位相差層２５を除去する。

ここで、有機溶剤を用いてエッチングを行う場合、基板表面に有機膜が露出していると、その露出した部分が有機溶剤によって溶解され、下地の層が外部に露出してしまう場合がある。例えば、オーバーコート層２３はアクリル等の有機膜によって形成されるが、オーバーコート層２３が基板表面に露出していると、その露出した部分が有機溶剤によって溶解され、下地のカラーフィルタ２２が外部に露出してしまう。この場合、カラーフィルタ２２に不純物が含まれていると、カラーフィルタ中の不純物が液晶層に溶け出してしまい、焼き付き等の表示不良を生じさせる場合がある。また、オーバーコート層２３が部分的に除去されると、液晶層の層厚が変化してしまい、所望の光学特性が得られないという問題もある。

しかしながら、本実施形態ではオーバーコート層２３の表面を有機溶剤に対して不溶な保護膜２４で覆っているため、オーバーコート層２３が位相差層２５のエッチング液である有機溶剤に対して溶解されることはない。したがって、カラーフィルタ２２からの不純物の溶け出しや、オーバーコート層２３の膜厚の不均一性に基づくコントラストの低下等が生じず、表示品質に優れた液晶装置が提供できる。

以上説明したように、本実施形態の液晶装置１００によれば、オーバーコート層２３の表面が保護膜２４によって保護されているので、位相差層２５をエッチングする際にオーバーコート層２３の表面が位相差層２５のエッチング液である有機溶剤によって溶解されることはない。したがって、表示品質が高く、信頼性に優れた液晶装置が提供できる。

なお、本実施形態では、保護膜２４をオーバーコート層２３の全面に形成したが、基板周辺部の構成が画像表示に影響を与えない場合には、保護膜２４を画像表示に寄与する部分（基板中央部）のみに形成することもできる。また本実施形態では、保護膜２４をオーバーコート層２３の液晶層側の面に形成したが、オーバーコート層２３が存在しない場合には、保護膜２４を有機膜であるカラーフィルタ２２の液晶層側の面に直接形成しても良い。

また本実施形態では、液晶装置１００をＦＦＳ方式の半透過反射型液晶装置としたが、本発明はＦＦＳ方式に限らず、ＩＰＳ方式等の他の横電界方式にも適用可能である。また、横電界方式以外の、例えばＴＮ（Twisted Nematic）方式、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）方式、ＶＡ（Vertical Alignment）方式、ＯＣＢ（Optical Compensated Birefringence）方式等にも広く適用することも可能である。

また本実施形態では、画素スイッチング素子３０を低温ポリシリコン半導体層を備えた薄膜トランジスタとしたが、画素スイッチング素子３０としては、アモルファスシリコン半導体層を備えた薄膜トランジスタや、半導体層を備えない、例えば薄膜ダイオード（ＴＦＤ）等を用いることもでき、特に限定されない。

［第２の実施の形態］＜液晶装置の構成＞
図５は、本発明の第２実施形態の液晶装置２００の断面構成図である。液晶装置２００の基本構成は第１実施形態の液晶装置１００と同じである。異なるのは、保護膜２４に反射表示領域Ｒに対応した開口部Ｈを設けた点である。図５において保護膜２４は位相差層２５と平面的に重ならないように形成されているが、位相差層２５の平面領域内に保護膜２４の一部が配置されていても良い。この場合、位相差層２５は、開口部Ｈに露出したカラーフィルタ２２を覆って保護膜２４上に一部乗り上げるように配置される。

＜液晶装置の製造方法＞
次に、図６を用いて液晶装置２００の製造方法を説明する。図６では位相差層２５の形成工程を中心に説明し、他の工程の詳細な説明は省略する。なお、位相差層２５の形成工程以外の工程については、公知のものを採用することができる。

まず、図６（ａ）に示すように、カラーフィルタ２２及びオーバーコート層２３を備えた基板本体２０Ａを用意し、オーバーコート層２３の表面に保護膜２４を形成する。保護膜２４の材料は第１実施形態と同じものを用いることができる。保護膜２４はオーバーコート層２４を覆って基板全面に形成する。

次に、図６（ｂ）に示すように、保護膜２４の反射表示領域Ｒに対応する部分に開口部Ｈを形成する。保護膜２４のエッチングは、ドライエッチング又はウェットエッチングのいずれを用いることもできる。エッチング材としては、保護膜２４とカラーフィルタ２２との選択比を大きくとることのできる材料を用いる。このような材料は、保護膜２４とカラーフィルタ２２の材料によって決まるが、いずれも公知の材料が適用できる。

次に、図６（ｃ）に示すように、保護膜２４及びカラーフィルタ２２の全面に位相差層２５を形成する。位相差層２５の形成材料及び形成方法は第１実施形態と同じである。位相差層２５が形成されたら、マスクＭを用いて位相差層２５に対して部分的に露光処理を行い、反射表示領域Ｒの位相差層２５を硬化させる。そして、シンナー等の有機溶剤を用いたウェットエッチングにより、図６（ｄ）に示すように、反射表示流域Ｒ以外の位相差層２５を除去する。

なお、位相差層２５は保護膜２４の開口部Ｈよりも若干広く形成しても良い。図６（ｄ）では位相差層２５の形成領域と開口部Ｈの形成領域とを一致させたが、位相差層２５のパターニング精度によっては、位相差層２５の形成領域と開口部Ｈの形成領域とを完全には一致させることができない場合があるからである。両者の位置が一致しないと、下地のオーバーコート層２３が保護できなくなる。この場合、位相差層２５のパターニング精度を考慮して、位相差層２５の大きさを開口部Ｈよりも若干大きく形成することで、このような問題を回避することができる。

以上説明したように、本実施形態の液晶装置２００によれば、保護膜２４を反射表示領域Ｒに形成しないようにしたため、位相差層２５と保護膜２４との界面の散乱を防止することができ、表示品質に優れた液晶装置が提供できる。

［第３の実施の形態］
図７は、本発明の第３実施形態の液晶装置３００の断面構成図である。この図は、第１実施形態の図３に相当する図である。本実施形態の液晶装置３００は、第１実施形態と同様の基本構成を具備したＦＦＳ方式の半透過反射型液晶装置である。なお、液晶装置３００において第１実施形態の液晶装置１００と共通の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

液晶装置３００のＴＦＴアレイ基板１０には、基板本体１０Ａ上に、ＴＦＴ３０、第１層間絶縁膜１２、データ線６ａ及びドレイン電極３２が形成されている。第１層間絶縁膜１２、データ線６ａ及びドレイン電極３２を覆って基板全面にアクリル樹脂等の透明有機絶縁膜からなる第２層間絶縁膜１３が形成されており、第２層間絶縁膜１３の表面の一部に反射膜６０が形成されている。

反射膜６０としては、表面に凹凸を形成して光散乱性を付与したものを用いることが好ましい。かかる構成とすることで反射表示における視認性を向上させることができる。例えば、第２層間絶縁膜１２の表面に凹凸形状を付与し、その表面に反射膜６０を形成することで、反射膜６０の表面に第２層間絶縁膜１２の表面に倣う凹凸形状が形成できる。

このように１サブ画素内に部分的に反射膜６０が形成された本実施形態の液晶装置３００では、１サブ画素領域内のうち、反射膜６０の形成領域が、対向基板２０の外側から入射して液晶層５０を透過する光を反射、変調して表示を行う反射表示領域Ｒとなっている。また、反射膜６０の形成領域の外側の光透過領域が、バックライト９０から入射して液晶層５０を透過する光を変調して表示を行う透過表示領域Ｔとなっている。

第２層間絶縁膜１３及び反射膜６０を覆って基板全面に、酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜等の透明無機絶縁膜からなる保護膜６１が形成されている。保護膜６１の表面には反射表示領域Ｒに対応する領域に位相差層６２が形成されている。位相差層６２は、本実施形態の場合、透過光に対して略１／２波長（λ／２）の位相差を付与するものであり、基板本体１０Ａの内面側に設けられたいわゆる内面位相差層である。位相差層６２は、例えば、高分子液晶（コレステリック液晶等）の溶液や重合性液晶モノマー（あるいは重合性液晶オリゴマー）の溶液を配向膜上に塗布し、乾燥固化させる際に所定方向に配向させる方法により形成することができる。位相差層６２が透過光に対して付与する位相差は、その構成材料である液晶性高分子の種類や位相差層６２の層厚によって調整することができる。

また本実施形態の場合、位相差層６２は、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の厚さを透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の厚さよりも小さくするための液晶層厚調整層としても機能するものとなっている。半透過反射型の液晶装置では、反射表示領域Ｒへの入射光は液晶層５０を２回透過するが、透過表示領域Ｔへの入射光は液晶層５０を１回しか透過しない。これにより反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの間で液晶層５０のリタデーションが異なると、光透過率に差異を生じて均一な画像表示が得られないことになる。そこで位相差層６２を液晶層５０側に突出させて形成することでいわゆるマルチギャップ構造を実現している。具体的には、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の層厚が透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の層厚の半分程度に設定されて、反射表示領域Ｒおよび透過表示領域Ｔにおける液晶層５０のリタデーションが略同一に設定されている。これにより、反射表示領域Ｒおよび透過表示領域Ｔにおいて均一な画像表示を得ることができるようになっている。

保護膜６１及び位相差層６２を覆ってＩＴＯ等の透明導電膜からなる画素電極９が形成されている。保護膜６１及び第２層間絶縁膜１３のドレイン電極３２に対向する部分には保護膜６１及び第２層間絶縁膜１３を貫通する画素コンタクトホール４７が形成されている。画素電極９は画素コンタクトホール４７を介してドレイン電極３２と電気的に接続されている。

保護膜２４及び画素電極９を覆って窒化シリコン膜等の透明絶縁膜からなる電極部絶縁膜１８が形成されている。電極部絶縁膜１８上にはＩＴＯ等の透明導電膜からなる平面視ベタ状の共通電極１９が形成されている。共通電極１９には画素電極９と対向する部分に複数のスリット１９ｓが形成されている。

共通電極１９及び電極部絶縁膜１８を覆ってポリイミド等の配向膜１６が形成されている。配向膜１６にはラビング等の配向処理が施されている。配向処理の方向（配向膜１６による液晶の配向規制方向）は、例えば走査線３ａの延在方向（Ｘ軸方向）と平行であり、共通電極１９のスリット１９ｓの延在方向とは交差する方向である。

液晶装置３００の対向基板２０には、基板本体２０Ａの液晶層５０側にカラーフィルタ２２が設けられている。カラーフィルタ２２を覆ってアクリル樹脂等の透明有機絶縁膜からなるオーバーコート層２３が形成されている。オーバーコート層２３を覆ってポリイミド等の配向膜２８が形成されている。配向膜２８にはラビング等の配向処理が施されている。配向処理の方向（配向膜１６による液晶の配向規制方向）は、配向膜１６の配向規制方向と略平行な方向である。したがって液晶層５０は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で、水平配向の初期配向状態を呈するものとなっている。

本実施形態の液晶装置３００において、位相差層６２の形成方法は、第１実施形態で説明した位相差層２５の形成方法と同様である。まず、第２層間絶縁膜１２及び反射膜６０を覆って酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜等からなる保護膜６１を形成する。保護膜６１は、酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜に限らず、シンナー等の有機溶剤に対して不溶な膜であれば良い。ただし、保護膜６１上に画素電極９が形成されるため、画素電極同士の導通を防止するために、保護膜６１は無機絶縁膜である必要がある。保護膜６１は第２層間絶縁膜１２及び反射膜６０を覆って基板全面に形成する。

次に、保護膜６１上に配向膜形成材料をスピンコート法、フレキソ印刷法等で塗布、焼成した後、ラビング処理を行う。次に、この配向膜上に高分子液晶溶液をスピンコート法（例えば回転数７００ｒｐｍで３０秒）により塗布する。ここで用いる高分子液晶溶液は、液晶モノマーや液晶オリゴマーの溶液である。具体的には、ＰＬＣ−７０２３（商品名、旭電化工業（株）製）の８％溶液であり、溶媒はシクロヘキサノンとメチルエチルケトンの混合液である。次に、塗布した高分子液晶溶液のプレベイクを８０℃で１分間行い、さらにベイクにより得られた高分子液晶層のアイソトロピック転移温度（相転移温度）以上となる１８０℃で３０分間加熱した後、徐々に冷却して高分子液晶を配向させる。ここで、相転移温度とは、液晶相から等方相へ転移する温度である。

次に、マスクを用いて位相差層に対して部分的に露光処理を行い、反射表示領域の位相差層を硬化させる。そして、シンナー等の有機溶剤を用いたウェットエッチングにより、反射表示流域以外の位相差層を除去する。

ここで、有機溶剤を用いてエッチングを行う場合、基板表面に有機膜が露出していると、その有機膜の部分が有機溶剤によって溶解され、下地の層が外部に露出してしまう場合がある。例えば、第２層間絶縁膜１２はアクリル樹脂等の有機膜によって形成されているが、第２層間絶縁膜１２が基板表面に露出していると、その露出した部分が有機溶剤によって溶解されてしまい、下地のデータ線６ａ等が外部に露出してしまう。この場合、データ線６ａが他の導電層と接触すると、点欠陥や線欠陥を生じ、表示不良の原因となる。また、第２層間絶縁膜１２が部分的に除去されると、液晶層の層厚が変化してしまい、所望の光学特性が得られないという問題もある。

しかしながら、本実施形態では第２層間絶縁膜１２の表面を有機溶剤に対して不溶な保護膜６１で覆っているため、第２層間絶縁膜１２が位相差層６２のエッチング液である有機溶剤に対して溶解されることはない。したがって、データ線６ａと他の導電層とのショートの問題や、第２層間絶縁膜１２の膜厚の不均一性に基づくコントラストの低下等が生じず、表示品質に優れた液晶装置が提供できる。

［第４の実施の形態］
図８は、本発明の第４実施形態の液晶装置４００の断面構成図である。液晶装置４００の基本構成は第３実施形態の液晶装置３００と同じである。異なるのは、保護膜６１に反射表示領域Ｒに対応した開口部（保護膜６１の形成されない非形成領域）Ｈを設けた点である。図８において保護膜６１は位相差層６２と平面的に重ならないように形成されているが、位相差層６２の平面領域内に保護膜６１の一部が配置されていても良い。この場合、位相差層６２は、開口部Ｈに露出した反射膜６０及び第２層間絶縁膜１２を覆って保護膜６１上に一部乗り上げるように配置される。

位相差層６２の形成方法は、第３実施形態で説明した位相差層６２の形成方法と同様である。異なるのは、保護膜６１に開口部Ｈを形成する点のみである。保護膜６１のエッチングは、ドライエッチング又はウェットエッチングのいずれを用いることもできる。エッチング材としては、保護膜６１と反射膜６０及び第２層間絶縁膜１２との選択比を大きくとることのできる材料を用いる。このような材料は、保護膜２４とカラーフィルタ２２の材料によって決まるが、いずれも公知の材料が適用できる。

なお、位相差層６２は保護膜６１の開口部Ｈよりも若干広く形成しても良い。図８では位相差層６２の形成領域と開口部Ｈの形成領域とを一致させたが、位相差層６２のパターニング精度によっては、位相差層６２の形成領域と開口部Ｈの形成領域とを完全には一致させることができない場合があるからである。両者の位置が一致しないと、下地の第２層間絶縁膜１２が保護できなくなる。この場合、位相差層６２のパターニング精度を考慮して、位相差層６２の大きさを開口部Ｈよりも若干大きく形成することで、このような問題を回避することができる。

本実施形態の液晶装置４００によれば、保護膜６１を反射表示領域Ｒに形成しないようにしたため、位相差層６２と保護膜６１との界面の散乱を防止することができ、表示品質に優れた液晶装置が提供できる。

なお、本実施形態では、保護膜６１の非形成領域として保護膜６１の平面領域内に開口部Ｈを設けたが、保護膜６１の非形成領域としては、このような開口部以外にも、保護膜に幅の広い部分と幅の狭い部分とを設け、幅の狭い部分を反射表示領域Ｒに対応させて配置しても良い。すなわち、保護膜６１の非形成領域は、保護膜６１の平面領域内に形成された開口部Ｈの他、保護膜６１の周縁部に形成された切り欠き部等でも良い。

［電子機器］
図９は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。図９に示す携帯電話１３００は、本発明の液晶装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。これにより、本発明の液晶装置により構成された表示品質に優れる表示部を具備した携帯電話１３００を提供することができる。上記各実施の形態の液晶装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、プロジェクタ、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、テレビジョン受像機、ビューファインダ型あるいは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、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、かかる構成とすることで、表示品質が高く、信頼性に優れた液晶表示部を備えた電子機器を提供できる。

第１実施形態の液晶装置の等価回路図である。 同液晶装置のサブ画素領域の平面構成図である。 図２のＡ−Ａ’線に沿う断面構成図である。 同液晶装置の製造方法の説明図である。 第２実施形態の液晶装置の断面構成図である。 同液晶装置の製造方法の説明図である。 第３実施形態の液晶装置の断面構成図である。 第４実施形態の液晶装置の断面構成図である。 電子機器の一例である携帯電話機の概略構成図である。

符号の説明

９…画素電極、１０…ＴＦＴアレイ基板、１３…第２層間絶縁膜（有機膜）、２０…対向基板、２２…カラーフィルタ、２３…オーバーコート層（有機膜）、２４…保護膜（無機膜）、２５…位相差層、３０…ＴＦＴ（画素スイッチング素子）、５０…液晶層、６１…保護膜（無機膜）、６２…位相差層、１００，２００，３００，４００…液晶装置、１３００…携帯電話（電子機器）、Ｈ…保護膜の開口部（非形成領域）

Claims (8)

1. 液晶層を挟持する一対の基板と、
   前記一対の基板のうちの一方の基板の前記液晶層側に設けられた有機膜と、
   前記有機膜の前記液晶層側の面を覆う無機膜と、
   前記無機膜の前記液晶層側に設けられた高分子液晶層を含む位相差層とを備えたことを特徴とする液晶装置。
2. 液晶層を挟持する一対の基板と、
   前記一対の基板のうちの一方の基板の前記液晶層側に設けられた有機膜と、
   前記有機膜の前記液晶層側の面を覆う無機膜と、
   前記無機膜の形成されない非形成領域と、
   前記無機膜の非形成領域を覆う高分子液晶層を含む位相差層とを備えたことを特徴とする液晶装置。
3. １サブ画素内において前記無機膜の非形成領域の面積は前記位相差層の形成された領域の面積よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の液晶装置。
4. 前記無機膜は無機絶縁膜であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の液晶装置。
5. 前記有機膜はカラーフィルタであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の液晶装置。
6. 前記有機膜はカラーフィルタ上に形成されたオーバーコート層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の液晶装置。
7. 前記有機膜は画素スイッチング素子と画素電極とを絶縁する絶縁膜であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の液晶装置。
8. 請求項１〜７のいずれかの項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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